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用虚拟天文台探索数字宇宙

概述

 

  目前欧洲正在建设的天体物理虚拟观测站(AVO)将为天文学家未来的新发现提供巨大潜力。 它的出现使天文学家能够完美连接各种望远镜的观测数据进行宇宙观测,从而获得全波段的观测数据,从高能伽马射线、紫外线、可见光到红外线和无线电波。

   AVO项目于2001年11月15日开始建设,它拥有一个由世界各地天文台参与的庞大数据库,或者可以称为“数字天空”,而这个项目的目的就是让天文学家即时获取这个数据库。

  例如,在 AVO 的帮助下,天文学家可以在小行星经过地球附近时纠正它们难以捉摸的轨道,从而使他们能够预测其未来的路径,并可能避免与地球发生可能的碰撞。 此外,当一颗巨大恒星通过超新星爆炸结束生命时,天文学家可以在爆炸前通过数字天空指出它的位置,从而为恒星演化理论带来有价值的数据。

  附录中有关于虚拟天文台的背景信息。

  富有想象力的绘画

  普通天文台持续观测天空,数字文件中的数据迅速堆积。 增长速度惊人。 在短时间内,数万亿像素对应的数百TB(1TB约为1012字节)数据呈现在科学家面前。 真实的星空将在数据库中以数字方式再现。 数据和信息的丰富性和复杂性非同寻常。

  这就产生了当今天文学家面临的一个主要问题,即天文学家如何掌握和分析如此丰富的数据。 虚拟天文台将帮助他们克服这些困难,使他们能够“让宇宙在线”。

   AVO 计划得到欧盟委员会的支持

   AVO 是一个为期三年的项目,由欧盟委员会研究和技术开发部门资助,将为欧洲天文学界提供一个虚拟天文台。 欧盟委员会已授予该项目价值 40 亿欧元的合同。

   AVO 将为天文学家提供软件,使他们能够通过互联网访问多波长数据。 同时,AVO将让他们通过探索数字星空来解决一些基本问题。 相比之下,探索同等的真实天空将是耗时且昂贵的。

  迈向全球虚拟天文台

  其他天文学团体也认识到对虚拟天文台的需求。 美国国家科学基金会为其国家虚拟天文台 (NVO) 投资了 1000 万美元(1140 万欧元)。

  负责 NVO 和 AVO 的小组建立了密切的工作关系,彼此在各自的委员会中都有代表。 他们很清楚,彼此的虚拟天文台没有本质区别。 所有天文学家都应该努力建立一个真正的全球虚拟天文台,以便利用不断增加的国际天文数据中的丰富信息,使新技术能够尽快落地。 发达。

  整个AVO与位于德国慕尼黑的ESO(欧洲南方天文台)领导下的六个组织(包括ESO)相关。 其他五个组织是:欧洲航天局 (ESA)、英国 ASTROGRID 联盟、法国国家科学研究中心 (CNRS) 支持的斯特拉斯堡路易斯巴斯德大学 (法国) 斯特拉斯堡天文学中心 (CDS)、法国国家科学研究中心 (CNRS) 支持的 TERAPIX 天文数据中心巴黎天体物理研究所和英国曼彻斯特维多利亚大学乔德雷尔班克天文台。

  笔记

   [1]:这是ESO、哈勃欧洲航天局信息中心、ASTROGRID、TERAPIX/CNRS和曼彻斯特大学联合发布的通讯。 您可以在 ESPPR 和哈勃欧洲航天局信息中心(地址如下)获取包含本文背景的 13 分钟视频剪辑。 同时,该片段也将于2001年12月12日通过卫星电视在“ESATV Service”播出,具体时间为12:00至12:15,相关授权网站:。

  附录:欧洲虚拟天文台简介

  数字数据革命

  在过去的三十年里,天文学家对宇宙的研究已经从摄影等技术转变为与高速数字仪器相连的专用望远镜。 无论这些设备是在航天器上还是在地球表面的观察者手中,它们生成的数据都将存储在电子计算机中以供以后分析。

  两个谜题

  而这场革命也给天文学家带来了两个问题。

  首先,随着电子探测系统的日益完善,天文仪器产生的数据也大幅增加。 数据的增长速度远远快于计算机系统或存储设备的性能增长速度。

  其次,天文学家已经认识到,对于许多有关宇宙深层秘密的重要发现来说,由不同波段数据合成的物理图像是关键。 然而,整合这些不同波段数据的任务并不简单,因为它们来自不同天文台的不同仪器。 要统一这些不同观测站的数据,就需要在数字文件之间建立一些“桥梁”,让这些文件可以共享所有数据,并且这些数据可以协同操作,这是一项重要且具有挑战性的任务。

  人为因素

  这些困难不仅仅是技术上的,而且是技术上的。 我们的大脑无法同时分析数千张图像。 天文学家必须适应并学习如何处理这些海量的各方面数据。

  数字天空具有令人信服的新能力,使天文学家能够在我们对宇宙的理解方面取得重大进展,并且它有潜力成为这方面的核心工具。 但天文学家首先必须学会如何快速有效地找到相关信息。 目前,研究项目所需的数据可能已经存储在档案中,但尚未开发出从这些来源有效查找相关信息的工具和方法。

  我们需要新的想法和新的方法。

  虚拟天文台

  虚拟天文台让天文学家能够克服困难,分析来自数字星空的数据,甚至“把宇宙放到网上”。 正如我们需要搜索引擎来帮助我们在线查找信息一样,天文学家也需要先进的“搜索引擎”和其他工具来帮助他们查找和解释数据。

   “我们正淹没在信息的海洋中,因缺乏知识而挨饿,”耶鲁大学的一位图书馆员说。 或者用流行的电视台说法来说:“信息就在那里,但你必须找到它。”

  通过最新的计算机技术和数据存储与分析技术,我们可以将存储的数据以可访问且高度统一的形式展示在专业研究人员、业余天文学家和学生面前,从而充分发挥AVO对于科学研究的潜力。 至最大。

  期待未来对数字宇宙的多波段观测,AVO用户将会看到非常美丽的场景,而AVO也能增加那些令人兴奋的新发现的可能性。 虚拟天文台预示着一个新时代的到来,大量专业望远镜收集的数据将在全球范围内共享和重复使用,从而在追求知识方面取得重大进展。

   AVO项目由欧盟委员会资助,是一个为期三年的项目,在此期间它将为欧洲天文学企业设计并最终启动一个虚拟天文台。 虚拟观测站由相互关联的数据集合和一些工具软件组成。 这些软件利用互联网创造了一个科研环境。 在这种环境下,新的多波长天文研究项目将得以实施。

  普通的天文台是由望远镜组成的,而望远镜又是由许多独特的天文仪器组成的。 同样,虚拟天文台组件是一个由独特的天文数据集和软件系统组成的数据中心,也具有数据处理能力。

  该项目将测试并推出虚拟天文台原型(需要将超级计算机与新建的大型数据存储连接起来),针对科学需求、互操作性和网格等新技术等关键领域。

   GRID 和互联网的未来

  天文学家必须解决许多与粒子物理学家、生物学家和商业公司所面临的技术问题类似的技术问题,他们希望用来自世界各地的客户的信息来填充他们的数据库。

   GRID 是出现的一种解决方案,它使计算机合同可以在互联网上运行。 WWW 允许任何人只需单击鼠标即可查看图片和文本。 网格方案将对数据和计算机处理做同样的事情。 任何人的办公桌上都可以拥有一台超级计算机。

  虚拟天文台项目和GRID项目(如英国的ASTROGRID项目,投资500万英镑或800万欧元)与这些发展密切相关。

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