Plus tôt cette année, les astronomes sont tombés sur une découverte fascinante: des milliers de trous noirs existent probablement près du centre de notre galaxie.
Les images radiologiques qui ont permis cette découverte ne provenaient pas d'un nouveau télescope à la pointe de la technologie. Ils n'ont même pas été pris récemment, certaines des données ont été recueillies il y a près de 20 ans.
Non, les chercheurs ont découvert les trous noirs en fouillant dans de vieilles données archivées.
De telles découvertes deviendront de plus en plus courantes, car l'ère du «big data» modifie la manière dont la science est menée. Les astronomes collectent chaque jour une quantité de données de plus en plus importante - il faudra des années pour découvrir tous les signaux cachés enfouis dans les archives.
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Il y a soixante ans, l'astronome typique travaillait principalement seul ou dans une petite équipe. Ils avaient probablement accès à un grand télescope optique au sol respectable dans leur établissement d'origine.
Leurs observations étaient en grande partie confinées aux longueurs d'onde optiques - plus ou moins ce que l'œil peut voir. Cela signifiait qu'ils manquaient des signaux provenant de nombreuses sources astrophysiques, qui pouvaient émettre des radiations non visibles émises par une radio de très basse fréquence jusqu'aux rayons gamma de haute énergie. La plupart du temps, si vous vouliez faire de l'astronomie, vous deviez être un riche universitaire ou un riche excentrique ayant accès à un bon télescope.
Les anciennes données étaient stockées sous forme de planches photographiques ou de catalogues publiés. Mais accéder aux archives depuis d'autres observatoires pourrait être difficile - et c'était pratiquement impossible pour les astronomes amateurs.
Aujourd'hui, il existe des observatoires couvrant tout le spectre électromagnétique. N'étant plus exploités par des institutions isolées, ces observatoires à la pointe de la technologie sont généralement lancés par des agences spatiales et constituent souvent des efforts communs impliquant de nombreux pays.
Avec l’avènement de l’ère numérique, presque toutes les données sont accessibles au public peu après leur obtention. Cela rend l'astronomie très démocratique: quiconque le souhaite peut réanalyser presque tous les ensembles de données qui font l'actualité. (Vous aussi, vous pouvez regarder les données de Chandra qui ont conduit à la découverte de milliers de trous noirs!)
Le télescope spatial Hubble (NASA) Ces observatoires génèrent une quantité incroyable de données. Par exemple, le télescope spatial Hubble, opérationnel depuis 1990, a effectué plus de 1, 3 million d'observations et transmet environ 20 Go de données brutes chaque semaine, ce qui est impressionnant pour un télescope conçu dans les années 1970. L'Atacama Large Millimeter Array, au Chili, prévoit désormais d'ajouter 2 To de données à ses archives chaque jour.
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Les archives de données astronomiques sont déjà impressionnantes. Mais les choses sont sur le point d'exploser.
Chaque génération d'observatoires est généralement au moins 10 fois plus sensible que la précédente, soit en raison d'une technologie améliorée, soit simplement parce que la mission est plus grande. En fonction de la durée d'une nouvelle mission, il peut détecter des centaines de fois plus de sources astronomiques que les missions précédentes à cette longueur d'onde.
Par exemple, comparez l'observatoire des rayons gamma EGRET, qui a volé dans les années 1990, à la mission phare de la NASA, Fermi, qui fête ses 10 ans cette année. EGRET n'a détecté qu'environ 190 sources de rayons gamma dans le ciel. Fermi a vu plus de 5000.
Le grand télescope synoptique, un télescope optique actuellement en construction au Chili, effectuera une image du ciel entier toutes les quelques nuits. Il sera si sensible qu'il générera 10 millions d'alertes par nuit sur des sources nouvelles ou transitoires, ce qui conduira à un catalogue de plus de 15 pétaoctets après 10 ans.
Lorsqu'il sera achevé en 2020, le Square Kilometer Array sera le télescope le plus sensible au monde, capable de détecter les stations radar d'aéroports de civilisations extraterrestres jusqu'à une cinquantaine d'années-lumière. En seulement un an d'activité, il générera plus de données que tout Internet.
Ces projets ambitieux permettront de tester la capacité des scientifiques à gérer les données. Les images devront être traitées automatiquement, ce qui signifie que les données devront être réduites à une taille gérable ou transformées en un produit fini. Les nouveaux observatoires repoussent les limites de la puissance de calcul et nécessitent des installations capables de traiter des centaines de téraoctets par jour.
Les archives résultantes - toutes consultables publiquement - contiendront 1 million de fois plus d'informations que ce qui peut être stocké sur votre disque de sauvegarde typique de 1 To.
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Le déluge de données fera de l'astronomie une science plus collaborative et plus ouverte que jamais. Grâce aux archives Internet, aux solides communautés d'apprentissage et aux nouvelles initiatives de sensibilisation, les citoyens peuvent désormais participer à la science. Par exemple, avec le programme informatique, n'importe qui peut utiliser le temps d'inactivité de son ordinateur pour faciliter la recherche d'ondes gravitationnelles provenant de trous noirs en collision.
C'est aussi une période passionnante pour les scientifiques. Les astronomes comme moi étudient souvent des phénomènes physiques sur des échelles de temps tellement énormes au-delà de la vie humaine typique que les observer en temps réel ne se produira tout simplement pas. Des événements comme une fusion de galaxies typique - et c'est exactement ce que cela ressemble - peuvent prendre des centaines de millions d'années. Tout ce que nous pouvons capturer est un instantané, comme une seule image fixe d'une vidéo d'un accident de voiture.
Cependant, certains phénomènes se produisent sur des échelles de temps plus courtes, ne prenant que quelques décennies, années ou même quelques secondes. C'est ainsi que les scientifiques ont découvert ces milliers de trous noirs dans la nouvelle étude. C’est aussi la façon dont ils ont récemment compris que l’émission de rayons X par le centre d’une galaxie naine voisine s’estompait depuis sa première détection dans les années 1990. Ces nouvelles découvertes suggèrent que l'on trouvera plus d'informations dans les données d'archives couvrant plusieurs décennies.
Un jet de gaz chaud alimenté par un trou noir dans la galaxie elliptique géante M87. (NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, ST Sohn et R. van der Marel (STScI), C. Norman (Université Johns Hopkins) et M. Nakamura (Academia Sinica )) Dans mon propre travail, j'utilise les archives Hubble pour réaliser des films de «jets», plasma haute vitesse éjecté dans des faisceaux de trous noirs. J'ai utilisé plus de 400 images brutes couvrant 13 ans pour faire un film du jet dans la galaxie voisine M87. Ce film a montré, pour la première fois, les mouvements de torsion du plasma, suggérant que le jet a une structure hélicoïdale.
Ce type de travail n'était possible que parce que d'autres observateurs, à d'autres fins, venaient de capturer des images de la source qui m'intéressait, à l'époque de la maternelle. À mesure que les images astronomiques deviennent plus grandes, de plus haute résolution et de plus en plus sensibles, ce type de recherche deviendra la norme.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Eileen Meyer, professeure adjointe de physique à l'Université du Maryland, comté de Baltimore
