Time Domain Astronomy kommer att förändra vårt förståelse av rymden

"Det här är platsen att vara om du gör tidsdomän astronomi", säger Andrej Prša, en astronom på Villanova University. Han hänvisar till Hotwired 5, kort för den femte årliga Hotwiring the Transient Universe-konferensen, som hålls denna vecka på Villanova University. Forskare från hela världen samlar på en enda plats för att diskutera hur man bättre kan förbättra studien av transienta himmelska och astrofysiska fenomen.

Men vad i helvete är "tidsdomän astronomi?" Och varför ska vi bry oss?

Enligt Prša, en av Hotwireds arrangörer, är tidsdomän astronomi i huvudsak en studie av allt i rymden som är en tidsvariabel. Det är ett brett spektrum av saker, men de kan vara fenomen som periodiskt varierar (och därför förutsägbart), som pulserande stjärnor eller förmörkande binära stjärnor. eller saker som är vilda och till synes slumpmässiga, som röntgenbinarier, gammastrålbyxor, supernovaer, kataklysmiska variabler, gravitationskvoter eller till och med beteende och rörelser av nära jordobjekt som asteroider.

Kort sagt, tidsdomän astronomi innebär effektivt att undersöka rymdvetenskap som inte nödvändigtvis är statisk. "När du vill utforska ett objekts variabilitet som en funktion av tiden, är det tidsdomän astronomi."

Det låter ganska enkelt om du inte förstår att en av de största begränsningarna att studera rymden har att göra med att vi inte har ögon på allt på en gång. Det finns teleskop över hela världen som gör undersökningar av natthimlen och försöker fånga en signal eller samla in data relaterade till mycket övergående händelser. En stjärna exploderar - och du kanske har möjlighet att fånga explosionen i sitt ljusaste ljus. Men om du inte har fokuserat din lins i den riktningen hela tiden, kan du bara samla en blink av data som avslöjar lite om hur en supernova utvecklas som en process.

Hotwired grundades 2007 då det uppdagades att "det finns många transienta tidsdomänfenomener i astronomi, som vi helt enkelt inte är utrustade för att hantera som ett snabbt uppföljningstidsvar", säger Prša. Ny teknik möjliggör för forskare att upptäcka de ovan nämnda fenomenen som de uppträder, men de här instrumenten kommer inte sluta att genomföra uppföljningsundersökningar och samla in mer data - de fortsätter helt enkelt tillsammans med deras allmänna kartläggning av rymden.

"För att ta itu med det," säger han, "bestämde vi oss för att människor som befinner sig på vetenskapssidan av transienterna och människor som är ansvariga för världens observatorier bör samlas och börja prata om möjligheterna att införa robotteleskop och snabbt uppföljningssystem för att täcka den lucka vi har för att följa upp dessa övergående fenomen."

Nio år senare har Hotwired skryt över 100 presentationer och sessioner som deltagits av astronomer och observatoriedirektörer från hela världen. Årets Hotwired hålls för första gången på East Coast.

Tidsdomän astronomi erbjuder en nyckel till några av galaxens mest förvirrande problem. "Vi vet ganska ofta inte vad som orsakar dessa fenomen", säger Prša. Gamma ray bursts och gravitationella vågor har till exempel en bra modell för när de kan härröra (som binära system för svarthålssystem), men vi är fortfarande inte säkra på vilka typer av signaler de producerar på det elektromagnetiska spektrat och hur vi kan bäst mäta dessa. Är dessa fenomen producerande blåfärgade våglängder? Har de infraröda signalutsläpp? Ingen vet än.

Målet med Hotwired är att utveckla svarssystem som har blivit krympt i storleksordningen 15 minuter "från när undersökningen upptäcker ett av det transienta fenomenet, till när uppföljningsnätverket mottar anteckning och kan avbryta den aktuella operationen så att det instrumentet kan omedelbart följa upp vad som kallas ett "högvetenskapligt profilfall" … i vilket fall står vi den bästa chansen att ta reda på vad som händer "- även med mycket mystiska och mycket övergående fenomen.

Kanske är det bästa exemplet på hur det här kan fungera med det århundradet gamla gravitationsvågans mysterium - av vilka det nu finns två bekräftade upptäckter, med en annan pågående upptäckt. Men eftersom de signaler vi har hämtat är flyktiga, finns det ingen möjlighet att faktiskt sätta dessa data i ett sammanhang som hjälper oss att förstå dem utöver en endimensionell syn, så att säga.

Att hitta en elektromagnetisk motsvarighet för gravitationella vågor skulle göra det möjligt för oss att förstå när dessa vågor är mer benägna att producera vid höga signaler och bättre karakterisera de typer av himmelska händelser som gör dem.

Men vi borde inte duva-hål tid domän astronomi som en gravitation vågor explainer. Visst, det är vad Prša kallar "den hetaste sak i kvarteret" för det växande fältet, men det finns förmodligen en rad himmelska fenomen som vi inte ens vet om vilka kan dra nytta av en tidsdomänförklaring. Ta vår skakiga förståelse av gammastrålningsbrott eller binära stjärna-interaktioner, som är Pršas egna forskningsintresse och kan vara relevant för att förstå planetformation i stjärnsystem som Alpha Centauri. "Vi ser ett så varierat spektrum av ämnen", säger Prša.

Astrofysik har traditionellt lidit som en uppdelad gemenskap, en där grupper försökte förklara universumets oändliga mysterier med liten konsensus. Och om Hotwired visar sig vara framgångsrikt för att förena de olika grupperna med tidsdomän astronomi, kan hela vår uppfattning om vad vi tänker på när det gäller vårt universum för alltid ses över Präsas spelbyte.