No início deste ano, os astrônomos se depararam com uma descoberta fascinante:provavelmente milhares de buracos negros existem perto do centro de nossa galáxia.

As imagens de raios-X que permitiram essa descoberta não eram de algum novo telescópio de última geração. Nem foram tiradas recentemente - alguns dos dados foram coletados quase 20 anos atrás.

Não, os pesquisadores descobriram os buracos negros cavando antigos, dados arquivados há muito tempo.

Descobertas como essa só se tornarão mais comuns, à medida que a era do "big data" muda a forma como a ciência é feita. Os astrônomos estão coletando uma quantidade exponencialmente maior de dados todos os dias - tanto que levará anos para descobrir todos os sinais ocultos enterrados nos arquivos.

A evolução da astronomia

Sessenta anos atrás, o astrônomo típico trabalhava basicamente sozinho ou em uma pequena equipe. Eles provavelmente tinham acesso a um telescópio óptico terrestre respeitável de grande porte em sua instituição de origem.

Suas observações foram em grande parte confinadas a comprimentos de onda ópticos - mais ou menos o que o olho pode ver. Isso significa que eles perderam sinais de uma série de fontes astrofísicas, que pode emitir radiação invisível de rádios de muito baixa frequência até raios gama de alta energia. Em geral, se você quisesse fazer astronomia, você tinha que ser uma pessoa rica acadêmica ou excêntrica com acesso a um bom telescópio.

Os dados antigos eram armazenados na forma de chapas 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 operado por instituições únicas, esses observatórios de última geração geralmente são lançados por agências espaciais e geralmente são esforços conjuntos envolvendo muitos países.

Com o advento da era digital, quase todos os dados estão publicamente disponíveis logo após serem obtidos. Isso torna a astronomia muito democrática - qualquer pessoa que quiser pode reanalisar quase qualquer conjunto de dados que seja notícia. (Você também pode olhar os dados do Chandra que levaram à descoberta de milhares de buracos negros!)

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 todas as semanas, o que é impressionante para um telescópio projetado pela primeira vez na década de 1970. O Atacama Large Millimeter Array no Chile agora prevê adicionar 2 TB de dados a seus arquivos todos os dias.

Data firehose

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 que a anterior, seja por causa da tecnologia aprimorada ou porque a missão é simplesmente maior. Dependendo de quanto tempo uma nova missão dura, ele pode detectar centenas de vezes mais fontes astronômicas do que as missões anteriores naquele comprimento de onda.

Por exemplo, compare o primeiro observatório de raios gama EGRET, que voou na década de 1990, para a missão principal da NASA, Fermi, que faz 10 anos este ano. EGRET detectou apenas cerca de 190 fontes de raios gama no céu. Fermi viu mais de 5, 000

O Grande Telescópio de Pesquisa Sinóptico, um telescópio óptico atualmente em construção no Chile, irá criar imagens de todo o céu a cada poucas noites. Será tão sensível que gerará 10 milhões de alertas por noite em fontes novas ou temporárias, levando a um catálogo de mais de 15 petabytes após 10 anos.

The Square Kilometer 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, vai gerar mais dados do que toda a Internet.

Esses projetos ambiciosos testarão a capacidade dos cientistas de lidar com dados. As imagens precisarão ser processadas automaticamente - o que significa que os dados precisarão ser reduzidos a um tamanho administrável ou transformados em um produto acabado. Os novos observatórios estão expandindo o envelope de poder computacional, exigindo instalações capazes de processar centenas de terabytes por dia.

Os arquivos resultantes - todos pesquisáveis ​​publicamente - conterão 1 milhão de vezes mais informações do que o que pode ser armazenado em seu disco de backup de 1 TB típico.

Desvendando novas ciências

O dilúvio de dados tornará a astronomia 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 agora podem participar da ciência. Por exemplo, com o programa de computador Einstein @ Home, qualquer pessoa pode usar o tempo ocioso de seu computador para ajudar na pesquisa de ondas gravitacionais em buracos negros em colisão.

É um momento emocionante para os cientistas, também. Astrônomos como eu costumam estudar fenômenos físicos em escalas de tempo tão loucamente além da vida humana típica que assisti-los em tempo real simplesmente não vai acontecer. Eventos como uma fusão típica de galáxias - que é exatamente o que parece - podem levar centenas de milhões de anos. Tudo o que podemos capturar é um instantâneo, como uma única imagem estática de um vídeo de um acidente de carro.

Contudo, existem alguns fenômenos que ocorrem em escalas de tempo mais curtas, levando apenas algumas décadas, anos ou mesmo segundos. Foi assim que os cientistas descobriram os milhares de buracos negros no novo estudo. It's also how they recently realized that the X-ray emission from the center of a nearby dwarf galaxy has been fading since first detected in the 1990s. These new discoveries suggest that more will be found in archival data spanning decades.

In my own work, 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, pela primeira vez, 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.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.