I primi astronomi avevano un toolkit limitato:i loro occhi. Potevano solo osservare quelle stelle, pianeti ed eventi celesti abbastanza luminosi da essere rilevati senza assistenza. Ma gli astronomi di oggi usano strumenti sempre più sensibili e sofisticati per osservare e seguire uno stuolo di meraviglie cosmiche, inclusi oggetti ed eventi che erano troppo deboli o distanti per i loro antenati che guardavano il cielo.

Il 14 novembre scienziati del California Institute of Technology, l'Università di Washington e altre otto istituzioni partner, ha annunciato che lo Zwicky Transient Facility, l'ultimo strumento sensibile per le osservazioni astrofisiche nell'emisfero settentrionale, ha visto la "prima luce" e ha scattato la sua prima immagine dettagliata del cielo notturno.

Quando sarà pienamente operativo nel 2018, lo ZTF esplorerà quasi l'intero cielo settentrionale ogni notte. Con sede presso l'Osservatorio di Palomar nel sud della California e gestito da Caltech, l'obiettivo della ZTF è utilizzare queste immagini notturne per identificare oggetti "transitori" che variano tra le osservazioni, identificando eventi che vanno dalle supernove distanti milioni di anni luce agli asteroidi vicini alla Terra.

Nel 2016, il Dipartimento di Astronomia UW si è unito formalmente al team ZTF e aiuterà a sviluppare nuovi metodi per identificare il più "interessante" dei milioni di cambiamenti nel cielo, inclusi nuovi oggetti, che lo ZTF rileverà ogni notte e allerterà gli scienziati. Quel modo, questi oggetti transitori ad alta priorità possono essere seguiti in dettaglio da telescopi più grandi, inclusa la quota dell'UW del telescopio di 3,5 metri dell'Osservatorio di Apache Point.

"UW è un leader mondiale nell'astronomia dei sondaggi, e l'adesione alla ZTF approfondirà la nostra capacità di eseguire scienze all'avanguardia sull'enorme, flusso di dati in tempo reale, " ha detto Eric Bellm, un assistente professore di astronomia UW e scienziato di indagine della ZTF. "Uno dei punti di forza della ZTF è la sua collaborazione globale, composto da esperti nel campo dell'astronomia nel dominio del tempo provenienti da istituzioni di tutto il mondo."

Identificazione, catalogare e classificare questi oggetti celesti avrà un impatto sugli studi delle stelle, il nostro sistema solare e l'evoluzione del nostro universo. La ZTF potrebbe anche aiutare a rilevare le controparti elettromagnetiche delle sorgenti di onde gravitazionali scoperte da Advanced LIGO e Virgo, come hanno fatto altri osservatori ad agosto, quando questi rivelatori hanno rilevato onde gravitazionali dalla fusione di due stelle di neutroni.

Ma per sbloccare questa promessa, la ZTF richiede una massiccia raccolta di dati e un'analisi in tempo reale e gli astronomi UW hanno una storia di affrontare tali sfide "big data".

Le radici dell'astronomia dei big data all'UW risalgono allo Sloan Digital Sky Survey, che ha utilizzato un telescopio presso l'Apache Point Observatory nel New Mexico per raccogliere dati precisi sul "redshift" - o lunghezza d'onda crescente - delle galassie mentre si allontanano l'una dall'altra nell'universo in espansione. Una volta analizzato correttamente, i dati hanno aiutato gli astronomi a creare una "mappa" 3D più accurata dell'universo osservabile. Il gruppo di astronomia di indagine dell'UW è riunito all'interno del Data Intensive Research in Astrophysics and Cosmology (DIRAC) Institute, che comprende scienziati del Dipartimento di Astronomia, dell'eScience Institute e della Paul G. Allen School of Computer Science &Engineering.

"Era naturale per il dipartimento di astronomia dell'UW entrare a far parte del team ZTF, perché abbiamo riunito un team dedicato e competenze per l'astronomia dei "big data", e abbiamo molto da imparare dalle partnership e dalle potenziali scoperte di ZTF, ", ha detto il professore associato di astronomia UW Mario Juric.

Dalla Terra, il cielo è essenzialmente una sfera gigante che circonda il nostro pianeta. L'intera sfera ha un'area di più di 40, 000 gradi quadrati. La ZTF utilizza una nuova telecamera ad alta risoluzione montata sul telescopio Schmidt da 48 pollici Samuel Oschin esistente dell'Osservatorio Palomar. Insieme questi strumenti compongono il duetto che ha visto la luce di recente, e dopo mesi di messa a punto saranno in grado di catturare immagini di 3, 750 gradi quadrati ogni ora.

Queste immagini saranno di un ordine di grandezza più numerose di quelle prodotte dal precedente sondaggio della ZTF a Palomar. Ma poiché questi oggetti transitori potrebbero sbiadire o cambiare posizione nel cielo, gli strumenti di analisi devono essere eseguiti quasi in tempo reale all'arrivo delle immagini.

"Cercheremo qualcosa di sottile che cambia nel tempo, "disse Bellm. "E data la quantità di cielo che ZTF immaginerà ogni notte, che potrebbero essere decine di migliaia di oggetti di potenziale interesse identificati ogni pochi giorni."

Dal punto di vista dell'analisi dei dati, questi non sono compiti facili. Ma, sono esattamente il tipo di compiti su cui gli astronomi UW hanno lavorato in preparazione per il Large Synoptic Survey Telescope, che dovrebbe vedere la prima luce nel prossimo decennio. L'LSST, situato nel nord del Cile, è un altro progetto di big data in astrofisica, e dovrebbe catturare immagini di quasi l'intero cielo notturno ogni pochi giorni.

"I dati delle indagini ZTF avranno un impatto su quasi tutti i campi dell'astrofisica, oltre a prepararci per l'LSST su tutta la linea, ", ha detto Juric.