All'inizio di quest'anno, gli astronomi si sono imbattuti in una scoperta affascinante:probabilmente esistono migliaia di buchi neri vicino al centro della nostra galassia.

Le immagini a raggi X che hanno permesso questa scoperta non provenivano da un nuovo telescopio all'avanguardia. Né sono stati presi di recente:alcuni dati sono stati raccolti quasi 20 anni fa.

No, i ricercatori hanno scoperto i buchi neri scavando attraverso vecchi, dati archiviati a lungo.

Scoperte come questa diventeranno solo più comuni, mentre l'era dei "big data" cambia il modo di fare scienza. Gli astronomi stanno raccogliendo una quantità esponenziale di dati ogni giorno, tanto che ci vorranno anni per scoprire tutti i segnali nascosti sepolti negli archivi.

L'evoluzione dell'astronomia

Sessant'anni fa, l'astronomo tipico ha lavorato in gran parte da solo o in una piccola squadra. Probabilmente avevano accesso a un telescopio ottico a terra di dimensioni rispettabili nel loro istituto di origine.

Le loro osservazioni erano in gran parte limitate alle lunghezze d'onda ottiche, più o meno ciò che l'occhio può vedere. Ciò significava che avevano perso i segnali da una serie di fonti astrofisiche, che può emettere radiazioni non visibili da radio a bassissima frequenza fino ai raggi gamma ad alta energia. Per la maggior parte, se volessi fare astronomia, dovevi essere un ricco accademico o eccentrico con accesso a un buon telescopio.

I vecchi dati venivano conservati sotto forma di lastre fotografiche o cataloghi pubblicati. Ma l'accesso agli archivi di altri osservatori poteva essere difficile, ed era praticamente impossibile per gli astrofili.

Oggi, ci sono osservatori che coprono l'intero spettro elettromagnetico. Non più gestito da singole istituzioni, questi osservatori all'avanguardia sono solitamente lanciati da agenzie spaziali e sono spesso sforzi congiunti che coinvolgono molti paesi.

Con l'avvento dell'era digitale, quasi tutti i dati sono disponibili al pubblico poco dopo essere stati ottenuti. Questo rende l'astronomia molto democratica:chiunque lo desideri può rianalizzare quasi tutti i set di dati che fanno notizia. (Anche tu puoi guardare i dati di Chandra che hanno portato alla scoperta di migliaia di buchi neri!)

Questi osservatori generano una quantità impressionante di dati. Per esempio, il telescopio spaziale Hubble, operante dal 1990, ha effettuato oltre 1,3 milioni di osservazioni e trasmette ogni settimana circa 20 GB di dati grezzi, il che è impressionante per un telescopio progettato per la prima volta negli anni '70. L'Atacama Large Millimeter Array in Cile prevede ora di aggiungere 2 TB di dati ai suoi archivi ogni giorno.

Manichetta antincendio dati

Gli archivi di dati astronomici sono già straordinariamente grandi. Ma le cose stanno per esplodere.

Ogni generazione di osservatori è solitamente almeno 10 volte più sensibile della precedente, o a causa della tecnologia migliorata o perché la missione è semplicemente più grande. A seconda della durata di una nuova missione, può rilevare centinaia di volte più sorgenti astronomiche rispetto alle precedenti missioni a quella lunghezza d'onda.

Per esempio, confrontare il primo osservatorio di raggi gamma EGRET, che volò negli anni '90, alla missione di punta della NASA Fermi, che quest'anno compie 10 anni. EGRET ha rilevato solo circa 190 sorgenti di raggi gamma nel cielo. Fermi ne ha visti oltre 5, 000.

Il grande telescopio sinottico di indagine, un telescopio ottico attualmente in costruzione in Cile, immaginerà l'intero cielo ogni poche notti. Sarà così sensibile che genererà 10 milioni di avvisi a notte su fonti nuove o transitorie, portando a un catalogo di oltre 15 petabyte dopo 10 anni.

La matrice del chilometro quadrato, una volta completato nel 2020, sarà il telescopio più sensibile al mondo, in grado di rilevare stazioni radar aeroportuali di civiltà aliene fino a 50 anni luce di distanza. In un solo anno di attività, genererà più dati dell'intera Internet.

Questi progetti ambiziosi metteranno alla prova la capacità degli scienziati di gestire i dati. Le immagini dovranno essere elaborate automaticamente, il che significa che i dati dovranno essere ridotti a una dimensione gestibile o trasformati in un prodotto finito. I nuovi osservatori stanno spingendo la busta della potenza di calcolo, richiedono strutture in grado di elaborare centinaia di terabyte al giorno.

Gli archivi risultanti, tutti ricercabili pubblicamente, conterranno 1 milione di volte più informazioni di quelle che possono essere archiviate sul tipico disco di backup da 1 TB.

Sbloccare una nuova scienza

Il diluvio di dati farà sì che l'astronomia diventi una scienza più collaborativa e aperta che mai. Grazie agli archivi internet, solide comunità di apprendimento e nuove iniziative di sensibilizzazione, i cittadini possono ora partecipare alla scienza. Per esempio, con il programma informatico Einstein@Home, chiunque può utilizzare il tempo di inattività del proprio computer per aiutare a cercare le onde gravitazionali dai buchi neri in collisione.

È un momento emozionante per gli scienziati, pure. Gli astronomi come me spesso studiano i fenomeni fisici su scale temporali così selvaggiamente al di là della tipica vita umana che osservarli in tempo reale semplicemente non accadrà. Eventi come una tipica fusione di galassie - che è esattamente quello che sembra - possono richiedere centinaia di milioni di anni. Tutto ciò che possiamo catturare è un'istantanea, come un singolo fotogramma di un video di un incidente d'auto.

Però, ci sono alcuni fenomeni che si verificano in tempi più brevi, impiegando solo pochi decenni, anni o addirittura secondi. È così che gli scienziati hanno scoperto quelle migliaia di buchi neri nel nuovo studio. È anche il modo in cui si sono recentemente resi conto che l'emissione di raggi X dal centro di una vicina galassia nana è svanita da quando è stata rilevata per la prima volta negli anni '90. These new discoveries suggest that more will be found in archival data spanning decades.

Nel mio lavoro, I use Hubble archives to make movies of "jets, " high-speed plasma ejected in beams from black holes. I used over 400 raw images spanning 13 years to make a movie of the jet in nearby galaxy M87. That movie showed, per la prima volta, the twisting motions of the plasma, suggesting that the jet has a helical structure.

This kind of work was only possible because other observers, for other purposes, just happened to capture images of the source I was interested in, back when I was in kindergarten. As astronomical images become larger, higher resolution and ever more sensitive, this kind of research will become the norm.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.