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新生代天文学家 仰头望天空低头靠电脑

2016-11-20 12:01 网络 TF007

2016年11月20日,天文是一个古老神秘却仍旧充满着无限未知的学科,永远吸引着人们的目光,激发着人类探索和求知的欲望。近年来随着国家大科学工程项目郭守敬望远镜(LAMOST)和500米口径球面射电望远镜(FAST)的建成,人类的视线可触及之地延伸向宇宙深处。而科技的进步 ,使得人类探索宇宙获取的科学数据越来越多,这些海量数据正改变人类观察宇宙的方式,以前人们一直认为天文学就是一门观测星空的科学,但如今各种来源提供的无尽信息产生了一种分析太空的新途径。

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从肉眼,到哈勃,到LAMOST望远镜,到FAST望远镜。天文学的发展源于观测基础上的数据挖掘。上千年来,天文学家一直努力地在浩瀚的夜空中,收集各种关于天体的数据。中国天文学发展的非常早。在古代为了农业,人们根据星空中星星的运动规律来预测季节。比如说距今2400年战国时期的石申,他对星空进行了详细的观测,在他的《石氏星经》中记录了800多颗恒星的名字,其中记录了121颗恒星的方位、经纬度,形成了当时的天文数据库。后世天文学家在测量太阳、月亮、行星的位置和运动时,都用到了《石氏星经》的数据。

如今,现代的天文学家已经不用再像古人那样,靠肉眼观测星空。他们有了一些新的工具来挖掘宇宙这个取之不尽用之不竭的数据库。自19世纪初,意大利天文学家伽利略把自制的望远镜指向天空,人们的视野大大拓宽了,天文学开始进入了新的观测时代。进入到20世纪以来,望远镜的数量进一步增多,观测能力进一步加强,尤其是各种大口径、多用途的望远镜应用,使天文观测深度和观测广度达到前所未有的水平。每一次观测技术的进步,都会带来天文学研究的突破。

1990年4月24日,美国“发现者”号航天飞机将一台名为哈勃的空间望远镜送上了距地球600公里的太空轨道,它可以说是人类天文史上最重要的观测仪器之一。由于运行在外太空,哈勃望远镜获得的图像不会受到大气层扰动、折射造成的影响,还可以获得通常被大气层吸收的红外波段的图像,这些都是人类在地球上凭肉眼观测不到的。

升空26年来,哈勃空间望远镜每天都可以获取3到5GB数据,戴上目前哈勃空间望远镜采集到了海量的天文数据,绝大多数还没经过研究,其中包括了许多遥远星云、星系或一闪而过的天文现象的图像。

在哈勃空间望远镜之后的二三十年中,陆续建成了其它一些天文仪器,在收集数据方面的能力已经超过哈勃空间望远镜。如国家天文台兴隆观测基地的郭守敬天文望远镜(LAMOST)于2009年正式投入使用。LAMOST是大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜的英文简称,它的中文名字取自我国古代的一位天文学家——郭守敬。

LAMOST现阶段的使命是进行银河系的巡天,天文学家不是通过它来直接观测星体,而是捕捉它们发出的可见光波段的光谱数据。在一个晴朗无云的好天气里,穹顶打开,随地球转动.

LAMOST,扫过北半球的中天。它可以同时观测4000个天体,相当于同时启动4000台普通的天文望远镜,而目前世界上同类巡天项目望远镜最多才能同时观测640个。LAMOST被誉为光谱加工厂,每个观测夜,经过这条流水线生产出来的光谱数据有上万条之多。它每年为天文学家带来10TB的天文数据。到目前为止,LAMOST已经观测了600多万个天体的光谱,用LAMOST接收到的光谱数据,搭建一条“数字化的银河”,它就像是天文学家手中一把揭开天体之谜的钥匙。

2016年9月,一座500米口径球面射电望远镜(FAST)在贵州建成完工,成为世界上最大的射电望远镜。FAST好似一只天眼,能够接收来自宇宙深处的各种无线电波信号,它将成为史上最大的数据采集器之一。它有着远大的科学目标:探索宇宙起源、天体起源、生命起源;是什么导致了宇宙大爆炸,是否有地外文明的存在。

FAST在贵州成为一道美丽的风景,即使在太空都依稀可见。它由4450块独立的反射面板组成,突破了设计与创新的极限。可以探测到百亿光年以外的信号。成为人类历史上最灵敏的射电望远镜。它的投入使用,能够实现人类历史上科研能力质的飞跃。它能够为天文学家带来每天50TB的观测数据,即每4小时产生10TB的数据。

人类正在逐渐步入史无前例的大数据时代,从哈勃到LAMOST到FAST,大数据就好比望远镜,它能让我们看到一个更大的世界,大到我们在以前根本无法想象的世界。它让我们不仅能够认识我们所在的地球,也让我们探索广袤未知的宇宙成为了可能。

这些大数据也促成了一类新生代的天文学家的诞生,他们不必再单是仰望星空,笔记本电脑就能满足他们的工作需求。

可以说天文学正产生一种以数字化数据为根基的分支。而数据一直是天文学的核心,这也需要天文学家拥有分析海量数据的能力。进入互联网+时代的今天,天文科学大数据已以能以在线形式提供大众使用,这意味着任何人都可以参与其中。天文大数据无论是对科学家还是公众,都变得越来越容易获取。

在天文科学大数据扑面而来之际,迎接对宇宙的新认识,你准备好了么?
本文来源:北京晚报-北晚新视觉网 本报记者 蔡文清

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