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    I ricercatori si rivolgono ai cittadini scienziati per un aiuto nell'identificazione delle onde gravitazionali

    Studenti laureati in scienze spaziali Jordan Taylor, Jessica Pagina, e Ankur Shah fanno parte di un team di scienziati che aiutano a classificare i segnali delle onde gravitazionali rilevati dall'Osservatorio delle onde gravitazionali dell'interferometro laser. Credito:Michael Mercier | UAH

    Il termine "crowdsourcing" esiste solo nell'ultimo decennio, ma i casi di crowdsourcing – in cui le parti interessate arruolano il pubblico in generale per fornire i servizi necessari – risalgono a centinaia di anni.

    Uno dei primi esempi conosciuti è la legge sulla longitudine, stabilito dal parlamento britannico nel 1714. Nella speranza di ridurre la frequenza dei disastri marittimi, la legge offriva una significativa ricompensa finanziaria a chiunque potesse sviluppare un semplice, modo pratico per determinare con precisione la longitudine di una nave in mare. La somma più grande alla fine è andata a John Harrison, un falegname e orologiaio autodidatta il cui cronometro da marina avrebbe rivoluzionato la navigazione.

    Inutile dire, Il crowdsourcing è diventato esponenzialmente più facile dall'avvento di Internet. Con il clic di un pulsante, gli utenti di computer di tutto il mondo - conosciuti come "scienziati cittadini" - possono aiutare gli idrologi ad analizzare i modelli di intercettazione della neve nelle foreste, gli storici trascrivono resoconti di prima mano di membri del Corpo d'Armata australiano e neozelandese della prima guerra mondiale, e i chirotterologi identificano i modelli di comportamento notturno dei pipistrelli dal naso lungo minori.

    Ora il dottor Tyson Littenberg, astrofisico ricercatore presso il Marshall Space Flight Center della NASA e professore a contratto presso il Dipartimento di Scienze Spaziali dell'Università dell'Alabama a Huntsville (UAH), spera che possano aiutare anche lui.

    Per quasi un decennio, Il Dr. Littenberg ha cercato i segnali delle onde gravitazionali dei buchi neri per conto del Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). E alla fine dell'anno scorso, quando quei segnali furono scoperti, era un membro integrante di una squadra che ha sviluppato i sofisticati algoritmi informatici necessari per setacciare i dati. Le loro scoperte sono state successivamente pubblicate in oltre una dozzina di articoli su sei diverse riviste, Compreso Revisione fisica e il Giornale Astrofisico .

    Mentre la scoperta ha confermato l'ultima grande previsione della teoria della relatività generale di Einstein da oltre 100 anni prima, però, ha inoltre introdotto una nuova sfida:a causa dell'estrema sensibilità dei due principali osservatori di LIGO - uno a Hanford, Lavare., e l'altro a Livingston, La. – i dati raccolti sono suscettibili di disturbi di origine strumentale e ambientale. "Si chiama rumore non gaussiano, ma li chiamiamo glitch, "dice il dottor Litenberg, che è stato determinante nel facilitare l'adesione di Huntsville alla LIGO Scientific Collaboration. "Non sappiamo davvero cosa li stia causando, quindi è come risolvere un mistero."

    Il Dr. Littenberg spera che i "cittadini scienziati" di Gravity Spy possano aiutare a insegnare ai computer come riconoscere le sottili differenze tra glitch e onde gravitazionali. Credito:Michael Mercier | UAH

    Sfortunatamente, questi problemi si verificano in genere circa una volta al secondo, eclissando enormemente la frequenza delle onde gravitazionali; finora, dice il dottor Littenberg, "ci sono stati solo due rilevamenti di onde gravitazionali in tutta l'esistenza umana". Le mappe tempo-frequenza dei glitch, o spettrogrammi, può anche imitare quelle delle onde gravitazionali, rendendo ancora più difficile distinguere tra i due con i computer. Quindi tocca agli esseri umani, che sono in grado di riconoscere meglio le sottili differenze tra glitch e onde gravitazionali, insegnare ai computer come farlo, ed è proprio qui che entra in gioco il crowdsourcing. "Il cervello umano è ancora il miglior computer del mondo, " lui dice.

    Con questo in testa, Il Dr. Littenberg e i suoi colleghi LIGO della Northwestern University hanno iniziato a gettare le basi per sfruttare le capacità intellettuali del pubblico all'inizio del 2015. Per prima cosa hanno contattato il sito di crowdsourcing Zooniverse, che ospita quasi 50 progetti di ricerca "people-powered". Con Zooniverse a bordo, hanno poi reclutato ricercatori presso la Syracuse University e la California State University, Fullerton, per unirsi al loro team di "risoluzione dei problemi". "Abbiamo riunito le persone giuste con le giuste competenze, " lui dice.

    Ora i risultati di questi sforzi sono giunti a buon fine:in coincidenza con l'inizio della seconda campagna osservativa di LIGO alla fine del 2016, la piattaforma di crowdsourcing "Gravity Spy" è uscita dalla versione beta ed è stata lanciata ufficialmente. Finanziato da una sovvenzione della National Science Foundation, Gravity Spy incarica i cittadini scienziati volontari di setacciare i dati LIGO e identificare "famiglie" di problemi tecnici che possono essere ordinati da algoritmi di apprendimento automatico.

    "Abbiamo circa due dozzine di famiglie di glitch, ma la famiglia più importante finora si chiama blip-glitch, "dice il dottor Litenberg, spiegando che a differenza delle onde gravitazionali, che compaiono sempre contemporaneamente su entrambi i rilevatori, i blip-glitch vengono visualizzati casualmente. "Sono i glitch più ricercati - e la rovina dell'esistenza di tutti - perché sono frequenti, non sappiamo cosa li causa, e sembrano le onde gravitazionali che stiamo cercando di rilevare. Quindi ora Gravity Spy li risolverà per noi!"

    Se lo fa, la ricompensa non sarà monetaria come per John Harrison, inventore del cronometro marittimo. Piuttosto sarà la soddisfazione che deriva dal lavorare insieme per far progredire la comprensione dell'universo da parte dell'umanità. "In questo momento sappiamo come sono le onde gravitazionali delle fusioni di buchi neri, "dice il dottor Littenberg. "Ma una volta che riusciremo a capire bene i problemi, avremo maggiori possibilità di trovare nuove fonti di onde gravitazionali, da supernovae e stringhe cosmiche a cose che non avremmo mai immaginato".

    E quello, lui dice, "è quando inizia la scienza davvero eccitante!"

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