Tijddomeinastronomie zal ons begrip van de ruimte veranderen

"Dit is de plek om te zijn als je tijddomein astronomie doet", zegt Andrej Prša, een astronoom aan de Universiteit van Villanova. Hij verwijst naar Hotwired 5, een afkorting voor de vijfde jaarlijkse Hotwiring the Transient Universe-conferentie, die deze week wordt gehouden aan de Villanova University. Onderzoekers van over de hele wereld verzamelen zich op één plek om te bespreken hoe de studie van voorbijgaande hemelse en astrofysische verschijnselen beter kan worden voltooid.

Maar wat is in vredesnaam 'tijddomeinastronomie?' En waarom zouden we erom geven?

Volgens Prša, een van de organisatoren van Hotwired, is astronomie in het tijddomein in essentie de studie van alles in de ruimte dat variabel is in de tijd. Dat is een breed spectrum van dingen, maar het kunnen verschijnselen zijn die periodiek variabel (en daarom voorspelbaar) zijn, zoals pulserende sterren of tweevoudige sterren; of dingen die wild en schijnbaar willekeurig zijn, zoals x-ray binaries, gammastraal bursts, supernovae, cataclysmische variabelen, gravitatiegolven, of zelfs het gedrag en de bewegingen van near-Earth-objecten zoals asteroïden.

Kortom, tijddomeetastronomie heeft effectief betrekking op het onderzoeken van ruimtewetenschap die niet noodzakelijkerwijs statisch is. "Telkens wanneer je de variabiliteit van een object als een functie van tijd wilt onderzoeken, is dat tijddomeiastronomie."

Dit klinkt vrij eenvoudig, tenzij je een van de grootste beperkingen van studeren begrijpt, heeft te maken met het feit dat we niet alles tegelijk in de gaten hebben. Er zijn telescopen over de hele wereld die onderzoek doen naar de nachtelijke hemel en proberen een signaal te vangen of gegevens te verzamelen met betrekking tot zeer voorbijgaande gebeurtenissen. Een ster ontploft - en je hebt misschien de kans om de explosie bij het helderste licht te vangen. Maar tenzij je je lens de hele tijd in die richting hebt gefocusseerd, kun je alleen een hoeveelheid gegevens verzamelen die weinig onthullen over hoe een supernova zich als een proces ontvouwt.

Hotwired werd opgericht in 2007 toen er een besef was dat "er veel tijdsverschuivingen zijn in de astronomie die voorbijgaan, dat we simpelweg niet toegerust zijn om te behandelen als een snelle follow-up tijdreactie," zei Prša. Nieuwe technologie stelt wetenschappers in staat om de bovengenoemde verschijnselen te detecteren wanneer ze zich voordoen, maar die instrumenten zullen niet stoppen om vervolgonderzoeken uit te voeren en meer gegevens te verzamelen - ze gaan gewoon door met hun algemene onderzoek van de ruimte.

"Om dat aan te pakken," zegt hij, "hebben we besloten dat mensen die aan de wetenschappelijke kant staan ​​van de transiënten en mensen die de leiding hebben over de waarnemingscentra van de wereld bij elkaar moeten komen en beginnen te praten over de mogelijkheden van het introduceren van robotische telescopen en snelle follow-up systemen om de kloof te overbruggen die we hebben in het opvolgen van deze voorbijgaande fenomenen."

Negen jaar later heeft Hotwired meer dan 100 presentaties en sessies bijgewoond door astronomen en observatoriumdirecteuren van over de hele wereld. De Hotwired van dit jaar wordt voor de eerste keer gehouden aan de oostkust.

Tijddomeetastronomie biedt een sleutel tot enkele van de meest verbijsterende problemen van de melkweg. "We weten vaak niet eens wat de oorzaak van deze verschijnselen is," zegt Prša. Gammastraalsalvo's en zwaartekrachtgolven hebben bijvoorbeeld een goed model voor wanneer ze kunnen ontstaan ​​(zoals fusies van zwart-gat binaire systemen), maar we zijn nog steeds niet zeker van wat voor soort signalen ze produceren op het elektromagnetische spectrum en hoe we dit kunnen best meet deze. Vormen deze verschijnselen blauw-gekleurde golflengten? Hebben ze infraroodsignalen? Niemand weet het nog.

Het doel van Hotwired is om reactiesystemen te ontwikkelen die in de orde van 15 minuten zijn gekrompen "vanaf het moment dat het onderzoek één van de voorbijgaande verschijnselen detecteert, tot wanneer het follow-upnetwerk een notitie ontvangt en een onderbreking van de huidige operatie kan afgeven. dat het instrument onmiddellijk een vervolg kan geven aan wat een 'high science profile case' wordt genoemd … in welk geval we de beste kans hebben om uit te zoeken wat er aan de hand is "- zelfs met zeer mysterieuze en zeer voorbijgaande fenomenen.

Misschien is het beste voorbeeld van hoe dit zou kunnen werken, het eeuwenoude mysterie van zwaartekrachtgolven - waarvan er nu twee bevestigde detecties zijn, met nog een in afwachting van detectie. Maar omdat de signalen die we hebben opgepikt vluchtig zijn, is er geen manier om die gegevens daadwerkelijk in een context te plaatsen die ons helpt ze te begrijpen voorbij een eendimensionale weergave, om zo te zeggen.

Het vinden van een elektromagnetische tegenhanger voor zwaartekrachtgolven zou ons in staat stellen om te begrijpen wanneer die golven eerder bij hoge signalen geproduceerd worden, en de soorten hemelse gebeurtenissen die ze maken beter te karakteriseren.

Maar we moeten de astronomie van het domein niet duizelen in een gravitatiegolven-uitlegger. Zeker, ze zijn wat Prša 'het meest opwindende ding op het blok' noemt voor het opkomende veld, maar er is waarschijnlijk een hele reeks hemelse verschijnselen waarvan we niet eens weten welke baat zouden kunnen hebben bij een tijdsdomeinverklaring. Neem ons wankele begrip van gammastraaluitbarstingen, of binaire ster-interacties, die Preds 'eigen onderzoeksinteresse zijn en die relevant kunnen zijn voor het begrijpen van planetaire vorming in sterrenstelsels zoals Alpha Centauri. "We zien zo'n divers spectrum aan onderwerpen", zegt Prša.

Astrofysica heeft van oudsher geleden als een verdeelde gemeenschap, een groep waarin groepen probeerden om de oneindige mysteriën van het universum uit te leggen met weinig consensus. En als Hotwired succesvol blijkt te zijn in het verenigen van de verschillende groepen met tijddomeinastronomie, kan onze hele opvatting over waar we aan denken als het gaat om ons universum, voor altijd gehecht zijn aan Prša's veranderende ideeën.