Die Zeitdomänen-Astronomie wird unser Verständnis von Raum verändern

"Dies ist der richtige Ort, wenn Sie Zeit-Astronomie betreiben", sagt Andrej Prša, Astronom an der Universität Villanova. Er bezieht sich auf Hotwired 5, kurz für die fünfte jährliche Hotwiring the Transient Universe-Konferenz, die diese Woche an der Villanova University abgehalten wird. Forscher aus der ganzen Welt versammeln sich an einem einzigen Ort, um zu diskutieren, wie die Erforschung transienter himmlischer und astrophysikalischer Phänomene besser perfektioniert werden kann.

Aber was zum Teufel ist "Zeitbereich-Astronomie"? Und warum sollten wir uns darum kümmern?

Laut Prša, einem der Organisatoren von Hotwired, ist die Astronomie der Zeitdomäne im Wesentlichen das Studium von allem im Raum, das eine Zeitvariable ist. Das ist ein breites Spektrum von Dingen, aber es könnten Phänomene sein, die periodisch variabel sind (und daher vorhersagbar sind), wie pulsierende Sterne oder das Verdunkeln von Doppelsternen; oder Dinge, die wild und scheinbar zufällig sind, wie Röntgen-Binärdateien, Gammastrahlenausbrüche, Supernovae, katastrophale Variablen, Gravitationswellen oder sogar das Verhalten und die Bewegungen erdnaher Objekte wie Asteroiden.

Kurz gesagt, bezieht sich die Astronomie im Zeitbereich effektiv auf die Erforschung der Weltraumforschung, die nicht unbedingt statisch ist. "Wann immer Sie die Variabilität eines Objekts als Funktion der Zeit untersuchen wollen, ist dies die Astronomie im Zeitbereich."

Das klingt ziemlich einfach, es sei denn, Sie verstehen, dass eine der größten Einschränkungen für das Studium des Weltraums darin besteht, dass wir nicht alles auf einmal sehen. Es gibt Teleskope auf der ganzen Welt, die Vermessungen des Nachthimmels durchführen und versuchen, ein Signal zu erfassen oder Daten zu sammeln, die sich auf sehr vorübergehende Ereignisse beziehen. Ein Stern explodiert - und Sie könnten die Chance haben, die Explosion bei hellstem Licht wahrzunehmen. Wenn Sie Ihr Objektiv jedoch nicht die ganze Zeit in diese Richtung fokussiert haben, können Sie nur einen Datenblub sammeln, der wenig darüber Auskunft gibt, wie sich eine Supernova als Prozess entwickelt.

Hotwired wurde 2007 gegründet, als bekannt wurde, dass "es in der Astronomie viele vorübergehende Zeitdomänenphänomene gibt, für die wir einfach nicht in der Lage sind, eine schnelle Reaktionszeit zu entwickeln", sagte Prša. Neue Technologien ermöglichen es Wissenschaftlern, die oben genannten Phänomene zu erkennen, wenn sie auftreten, aber diese Instrumente werden nicht aufhören, Nachuntersuchungen durchzuführen und weitere Daten zu sammeln - sie führen einfach ihre allgemeine Erkundung des Weltraums durch.

„Um dem zu begegnen“, sagt er, „haben wir beschlossen, dass Menschen, die sich auf der wissenschaftlichen Seite der Transienten befinden, und Menschen, die für die Observatorien der Welt verantwortlich sind, sich zusammenschließen und über die Möglichkeiten der Einführung von Roboterteleskopen und des Rasches sprechen sollten Folgesysteme, um die Lücke zu schließen, die wir bei der Nachverfolgung dieser vorübergehenden Phänomene haben. “

Neun Jahre später bietet Hotwired über 100 Präsentationen und Sitzungen, an denen Astronomen und Sternwarte-Direktoren aus aller Welt teilnehmen. Hotwired findet dieses Jahr zum ersten Mal an der Ostküste statt.

Die Astronomie der Zeitdomänen bietet einen Schlüssel für einige der verblüffendsten Probleme der Galaxie. "Wir wissen oft nicht einmal, was diese Phänomene verursacht", sagt Prša. Beispielsweise haben Gammastrahlenausbrüche und Gravitationswellen ein gutes Modell dafür, wann sie entstehen könnten (wie z. B. Verschmelzungen von Binärsystemen mit schwarzen Löchern), aber wir sind immer noch nicht sicher, welche Arten von Signalen sie auf dem elektromagnetischen Spektrum erzeugen und wie wir können Messen Sie diese am besten. Produzieren diese Phänomene blaue Wellenlängen? Haben sie Infrarotsignalemissionen? Niemand weiß es noch.

Das Ziel von Hotwired ist es, Antwortsysteme zu entwickeln, die auf etwa 15 Minuten geschrumpft sind, „von der Erhebung eines vorübergehenden Phänomens bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Folge-Netzwerk eine Notiz erhält, und kann so die laufende Operation unterbrechen dass das Instrument sofort einen sogenannten "High-Science-Profile-Fall" verfolgen kann … in welchem ​​Fall, wir haben die beste Chance herauszufinden, was los ist "- selbst bei sehr mysteriösen und sehr vorübergehenden Phänomenen.

Das beste Beispiel dafür ist vielleicht das jahrhundertealte Mysterium der Gravitationswellen - von denen es jetzt zwei bestätigte Entdeckungen gibt, während ein anderer noch aussteht. Da die von uns erfassten Signale jedoch flüchtig sind, gibt es keine Möglichkeit, diese Daten tatsächlich in einen Kontext zu bringen, der uns hilft, sie über eine eindimensionale Sichtweise hinaus zu verstehen.

Die Suche nach einem elektromagnetischen Gegenstück für Gravitationswellen würde es uns ermöglichen zu verstehen, wann diese Wellen bei hohen Signalen wahrscheinlicher erzeugt werden, und die himmlischen Ereignisse, die sie erzeugen, besser charakterisieren.

Aber wir sollten die Zeitbereichsastronomie nicht als Erklärungsprogramm für Gravitationswellen bezeichnen. Sicher, es ist das, was Prša "das heißeste Ding auf dem Block" für das aufstrebende Feld nennt, aber es gibt wahrscheinlich eine Reihe himmlischer Phänomene, von denen wir nicht einmal wissen, welche von einer Zeitbereichserklärung profitieren könnten. Nehmen Sie unser wackeliges Verständnis von Gammastrahlenausbrüchen oder binären Sternwechselwirkungen mit, die Pršas eigenes Forschungsinteresse sind und für das Verständnis der Planetenbildung in Sternensystemen wie Alpha Centauri relevant sein könnten. „Wir sehen ein so breites Themenspektrum“, sagt Prša.

Die Astrophysik hat traditionell als gespaltene Gemeinschaft gelitten, in der Gruppen versuchten, die unendlichen Geheimnisse des Universums mit wenig Konsens zu erklären. Wenn sich Hotwired als erfolgreich erwiesen hat, um die unterschiedlichen Gruppen mit der Astronomie im Zeitbereich zu vereinen, könnte unsere gesamte Vorstellung dessen, woran wir denken, wenn es um unser Universum geht, für Pršas eindrucksvolle Ideen stehen.