No início deste ano, os astrônomos encontraram uma descoberta fascinante: milhares de buracos negros provavelmente existem perto do centro de nossa galáxia.
As imagens de raios X que permitiram essa descoberta não eram de um novo telescópio de última geração. Nem foram tomadas recentemente - alguns dos dados foram coletados há quase 20 anos.
Não, os pesquisadores descobriram os buracos negros escavando dados antigos e arquivados.
Descobertas como essa só se tornarão mais comuns, já que a era do “big data” muda a forma como a ciência é feita. Os astrônomos estão reunindo uma quantidade exponencialmente maior de dados todos os dias - tanto que levará anos para descobrir todos os sinais ocultos enterrados nos arquivos.
**********
Sessenta anos atrás, o astrônomo típico trabalhava em grande parte sozinho ou em uma pequena equipe. Eles provavelmente tinham acesso a um telescópio óptico terrestre respeitável em sua instituição de origem.
Suas observações foram amplamente confinadas aos comprimentos de onda óticos - mais ou menos o que os olhos podem ver. Isso significava que eles perdiam sinais de uma série de fontes astrofísicas, que podem emitir radiação não visível de rádio de baixa frequência até raios gama de alta energia. Na maioria das vezes, se você quisesse fazer astronomia, teria que ser um acadêmico ou excêntrico rico com acesso a um bom telescópio.
Dados antigos foram armazenados na forma de placas fotográficas ou catálogos publicados. Mas acessar arquivos de outros observatórios poderia ser difícil - e era virtualmente impossível para astrônomos amadores.
Hoje existem observatórios que cobrem todo o espectro eletromagnético. Não mais operados por instituições únicas, esses observatórios de última geração são geralmente lançados por agências espaciais e são freqüentemente esforços conjuntos que envolvem muitos países.
Com o advento da era digital, quase todos os dados estão disponíveis publicamente logo após serem obtidos. Isso torna a astronomia muito democrática - quem quiser pode reanalisar quase todos os conjuntos de dados que fazem as notícias. (Você também pode ver os dados do Chandra que levaram à descoberta de milhares de buracos negros!)
O Telescópio Espacial Hubble (NASA) Esses observatórios geram uma quantidade impressionante de dados. Por exemplo, o Telescópio Espacial Hubble, operando desde 1990, fez mais de 1, 3 milhão de observações e transmite cerca de 20 GB de dados brutos a cada semana, o que é impressionante para um telescópio projetado pela primeira vez na década de 1970. O Atacama Large Millimeter Array no Chile agora prevê a adição de 2 TB de dados a seus arquivos todos os dias.
**********
Os arquivos de dados astronômicos já são impressionantemente grandes. Mas as coisas estão prestes a explodir.
Cada geração de observatórios é geralmente pelo menos 10 vezes mais sensível do que a anterior, seja por causa da tecnologia aprimorada ou porque a missão é simplesmente maior. Dependendo de quanto tempo uma nova missão é executada, ela pode detectar centenas de vezes mais fontes astronômicas do que as missões anteriores naquele comprimento de onda.
Por exemplo, compare o antigo observatório de raios gama EGRET, que voou nos anos 90, para a missão principal da NASA, a Fermi, que completa 10 anos este ano. O EGRET detectou apenas cerca de 190 fontes de raios gama no céu. Fermi já viu mais de 5.000.
O Telescópio de Levantamento Sinóptico Grande, um telescópio óptico atualmente em construção no Chile, fará imagens de todo o céu a cada poucas noites. Será tão sensível que gerará 10 milhões de alertas por noite em fontes novas ou transitórias, levando a um catálogo de mais de 15 petabytes após 10 anos.
O Square Kilometre Array, quando concluído em 2020, será o telescópio mais sensível do mundo, capaz de detectar estações de radar de aeroportos de civilizações alienígenas a até 50 anos-luz de distância. Em apenas um ano de atividade, gerará mais dados do que toda a Internet.
Esses projetos ambiciosos testarão a capacidade dos cientistas de manipular dados. As imagens precisarão ser processadas automaticamente, o que significa que os dados precisarão ser reduzidos a um tamanho gerenciável ou transformados em um produto acabado. Os novos observatórios estão aumentando o poder computacional, exigindo instalações capazes de processar centenas de terabytes por dia.
Os arquivos resultantes - todos publicamente pesquisáveis - contêm 1 milhão de vezes mais informações do que pode ser armazenado em seu disco típico de backup de 1 TB.
**********
O dilúvio de dados fará com que a astronomia se torne uma ciência mais colaborativa e aberta do que nunca. Graças aos arquivos da Internet, comunidades de aprendizagem robustas e novas iniciativas de divulgação, os cidadãos podem agora participar na ciência. Por exemplo, com o programa de computador, qualquer pessoa pode usar o tempo ocioso de seu computador para ajudar a procurar ondas gravitacionais que colidam com buracos negros.
É um momento emocionante para os cientistas também. Astrônomos como eu muitas vezes estudam fenômenos físicos em escalas de tempo tão extraordinariamente além da vida humana típica que observá-los em tempo real simplesmente não vai acontecer. Eventos como uma típica fusão de galáxias - que é exatamente o que parece - podem levar centenas de milhões de anos. Tudo o que podemos capturar é um instantâneo, como um único quadro estático de um vídeo de um acidente de carro.
No entanto, existem alguns fenómenos que ocorrem em escalas de tempo mais curtas, demorando apenas algumas décadas, anos ou mesmo segundos. Foi assim que os cientistas descobriram esses milhares de buracos negros no novo estudo. Também foi assim que eles perceberam recentemente que a emissão de raios X do centro de uma galáxia anã nas proximidades está desaparecendo desde a primeira detecção nos anos 90. Essas novas descobertas sugerem que mais serão encontrados em dados de arquivo que abrangem décadas.
Um jato de gás quente movido a buracos negros na gigantesca galáxia elíptica M87. (NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, ST Sohn, e R. van der Marel (STScI), C. Norman (Universidade Johns Hopkins), e M. Nakamura (Academia Sinica )) No meu próprio trabalho, eu uso arquivos do Hubble para fazer filmes de “jatos”, plasma de alta velocidade ejetado em feixes de buracos negros. Eu usei mais de 400 imagens brutas ao longo de 13 anos para fazer um filme do jato na galáxia próxima M87. Esse filme mostrou, pela primeira vez, os movimentos de torção do plasma, sugerindo que o jato tem uma estrutura helicoidal.
Esse tipo de trabalho só foi possível porque outros observadores, para outros propósitos, apenas capturaram imagens da fonte em que eu estava interessado, quando eu estava no jardim de infância. À medida que as imagens astronômicas se tornam maiores, mais altas e cada vez mais sensíveis, esse tipo de pesquisa se tornará a norma.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Eileen Meyer, Professora Assistente de Física, Universidade de Maryland, Condado de Baltimore
