哈勃太空望远镜。
今年早些时候，天文学家偶然获得了一个惊人的发现：在我们的银河系中心附近可能存在着数千个黑洞。
实现这一发现的X射线图像不是来自于某个最先进的新型望远镜，也不是最近才拍摄的——其中一些数据是在近20年前收集的。
如今，研究人员通过挖掘旧的、长期存档的数据发现了黑洞。
随着“大数据”时代改变着科学研究的方式，这样的发现只会变得更加普遍。天文学家每天收集到的数据以指数增长，以至于需要数年时间才能揭示所有隐藏在档案里的信号。
天文学的演变
六十年前，典型的天文学家主要是独自工作，或者在一个小型的团队中。他们能够在自己学院中使用一台非常大的地面光学望远镜。
他们的观察主要局限于光波范围——差不多都是眼睛所能看到的。这意味着他们错过了来自许多天体源的信号，这些信号源可以释放不可见的辐射，范围从极低频的射电到高能的伽马射线。大多数情况下，如果你想从事天文学，你必须是一个学者或是性格怪异的富人，并且可以接触到好的望远镜。
旧数据以摄影底板或星表的形式存储，但从其他天文台获取档案可能很困难——对业余天文学家来说，这几乎是不可能的。
现在，有些天文台的观测范围能覆盖整个电磁波谱，这些最先进的天文台通常是由航天局发起的，且不再由单一机构运作，而是许多国家共同努力的结果。
随着数字时代的到来，几乎所有的数据在获得后不久就可以公开。这使天文学变得非常民主——只要有想法，任何人都可以重新分析数据并制造一个新闻。（你也可以看看Chandra数据，研究者正是利用这些数据发现了数千个黑洞！）
这些天文台产生着惊人的数据量。例如，哈勃太空望远镜自1990年开始运行后，已经进行了超过130万次观测，每周传送的原始数据大约有20 GB，作为20世纪70年代设计的望远镜来说，这是惊人的。智利的阿塔卡马大型毫米波阵列现在预计每天在其档案中增加2TB的数据。
数据喷发
天文数据的档案量已经惊人地庞大，但事情才刚刚开始。
每一代天文台通常比前一代至少敏感10倍，要么是由于技术的改进，要么是由于项目规模更大。根据新项目运行时间的长短，它可以在特定波长下探测到比以前的项目多数百倍的天文源。
例如，我们将早期在20世纪90年代运行的 EGRET伽马射线天文台与在NASA服役第十个年头的旗舰任务Fermi作比较。EGRET在天空中只探测到大约190个伽马射线源，而Fermi已观测到超过5000个伽马射线源。
大型巡天望远镜（Large Synoptic Survey Telescope）是目前正在智利建造的光学望远镜，它只需几个夜晚就能对整个天空成一次像。它非常敏感，一晚将产生1000万个新源或短暂源的提示，10年后将累积超过15千兆字节的星表。
平方千米阵（Square Kilometre Array）将于2020年建成，到时它将是世界上最灵敏的望远镜，能够探测到50光年以外外星文明的机场雷达站。只要一年的运行，它就将产生多于整个互联网的数据。
这些宏伟的项目将考验科学家处理数据的能力。图像需要自动处理——这意味着数据需要缩小到可管理的规模，或者转化为成品。这些新的天文台突破了现有的计算能力，它们需要能够每天处理数数百太字节的设备。
由产生的所有公开的档案比储存在您1TB的备份磁盘中的数据还要多1百万倍。
开启新科学
海量数据将使天文学成为比以往任何时候都更加协作和开放的科学。得益于互联网档案、强大的学习社区和新的推广活动，公众现在可以参与科学研究。例如，利用计算机程序Einstein@Home，任何人都可以利用他们计算机的空闲时间来帮助搜索快速旋转的中子星。
对科学家来说，这也是一个令人兴奋的时代。像我这样的天文学家经常研究时间跨度非常大的物理现象，这段时间超出了人类固有的生命周期，以至于根本不可能作实时观察。像典型的星系合并这样的事件——正如听起来那样——可能需要数亿年的时间。我们所能捕捉到的只是一张快照，就像一段车祸视频中的单张静态画面。
然而，也有一些时间跨度更小的现象，只需要几十年、几年甚至几秒钟。这就是为什么科学家在这项新的研究中发现了数千个黑洞。这也是为什么他们最近才意识到附近一个矮星系中心发出的X射线已经减弱，这个星系在上世纪90年代首次被探测到。这些新发现表明我们可以在跨越几十年的档案数据中找到更多信息。
在我自己的工作中，我用哈勃望远镜的档案制作了高速等离子体从黑洞“喷射”的影像。我用跨越了13年的400多张原始图像制作了一段近邻星系M87喷射的影像。那段影像第一次展示了等离子体的扭曲运动，表明射流有螺旋结构。
之所以可能完成这种工作，只是因为其他观察者出于其他的目的，碰巧捕捉到了我感兴趣的天文源的图像，那时我可能还在幼儿园。随着天文图像变得越来越大、分辨率越来越高、灵敏度越来越好，这种研究将成为常态。
关于作者：
Eileen Meyer博士曾是马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute，STScl）的博士后研究员，该研究所管理哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope，HST）和即将服役的詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）。在STScI，Meyer博士与HST研究小组合作，第一次测量了哈勃观测到的附近几个外星系的超光速喷射。她还使用了超大型阵列（Very Large Array，VLA）、HST、Chandra X射线天文台和费米伽玛射线望远镜来测量黑洞喷射流的速度。
本文观点仅代表作者，不代表《科学美国人》。
（翻译：壮琛；审校：戴晨）
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