ある晩、オックスフォードのロイヤル オークの学生バーで、2 人の若い天文学者、クリス リントットとケビン シャインスキーは突飛な考えを思いつきました。自分たちで膨大な量のデータを処理する時間がないのなら、データを処理してくれるボランティアを探せばいいのです。彼らのためにやったことだ。それはロボット望遠鏡から得られた約100万枚の銀河画像でした。問題は、コンピューターのアルゴリズムが銀河をその外観 (渦巻き、楕円、不規則) に従って確実に分類できないことでした。パターン認識は非常に複雑な問題であるため、人間がすぐに実行できることは、機械では多くのエラーにつながります。
銀河では、数百万から数十億の星が重力で束縛され、共通の中心を周回しています。シャウィンスキーは以前、いわば手作業で 50,000 個の銀河を自分自身で分類していました。そのため、彼とリントットにとって、何百万もの銀河でこれを行うのは不可能であり、他の同僚がそれを行う時間を見つけることができないことは明らかでした。しかし、できるだけ多くの銀河に関する統計は、これらの世界の島々の形成と発展をより深く理解するのに役立つ可能性があります。そしてボランティアの協力があれば、私たちは迅速に進歩することができます。
ボランティアは以前にも天文学者たちを助けていた。たとえば、彼らは宇宙探査機「スターダスト」の測定データから、宇宙からの小さな塵の粒子を検索しました。世界中のアマチュア研究者は、インターネット上で、かなり退屈な、微細な塵の画像のビデオを見ていました。 Stardust@Home と呼ばれるこのプロジェクトが、目立たない破片を探すために非常に多くのボランティアを動員したとしたら、銀河を分類するのに十分な人がいるのではないだろうか?
テレビからの助け
探索は 2007 年の春に始まりました。それ以来起こったことは、驚くべき成功例です。わずか数日後、テストが行われました。「Galaxy Zoo」と名付けられたこのプロジェクトは、インターネット サーバーを介して、Web サイトにログオンしたすべてのサーファーに、簡単なスキームに従って分割できる銀河の画像を表示しました。このサーバーはそれほど強力ではなかったため、シャウィンスキーとリントットは、銀河について十分な根拠のある声明を発表するのに十分な分類が得られるまでに約 5 年かかると予想していました。しかし、事態は異なったものになりました。BBC の Web サイトのレポートによると、サーバーは初日にボランティアによってオーバーランされました。システム管理者は、必死になってテクノロジーをアップグレードしました。 2 日目、Galaxy Zoo は 1 時間あたり 75,000 件の分類を記録しました。現在までに 1 億 5,000 万以上の分類が存在します。彼らは、学生、裁判官、看護師、教師、薬剤師など、25万人以上のボランティアから集まっています。
そのうちの 1 人は、2007 年から 8 年にかけて弟から「動物園」のことを聞いたクリスチャン・マントイフェルです。 「転職のため数週間の時間があったので、現場を見て回りました」と 32 歳の男性は言います。 「何か面白い発見があるかもしれない、と思いました。」続く数週間で、マントイフェルは約 5,000 個の銀河を分類し、ボランティアたちがアイデアを交換していた銀河動物園のディスカッション フォーラムで「グリーン ピース」を見つけました。ある参加者が画像の 1 つに奇妙な緑色の物体を発見しましたが、それはまったくそうではありませんでした。典型的なギャラクシーフィットの外観。そしてケビン・シャウィンスキーは「動物学者」にもっとグリーンピースを探すよう頼んだ。マントイフェルは天文学についてはあまり知りませんでしたが、コンピューター科学者だったため、アルゴリズムについてはさらに詳しく知っていました。彼は自分で開発したクエリ ルーチンを使用して、データベース内のさらに疑わしいオブジェクトの検索を開始しました。最終的に、彼のアルゴリズムは 59 個のグリーン ピースを発見しました。他の「動物学者」は、さらに 200 件近くを手作業で分類することに貢献しました。努力の見返り: シャウィンスキー氏は、グリーンピースに関する科学出版物への積極的な支援に対してボランティアたちに明確に感謝した。結局のところ、エンドウ豆は私たちの天の川系よりもはるかに小さい銀河ですが、その中で最大10倍の数の新しい星が形成されています。現在、宇宙でこれほど急速に成長する既知の種類の銀河はありません。
共通の原始雲
そして、ボランティアの助けがあれば、他のことも明らかにできるかもしれない。渦巻銀河には優先回転方向がない。これは、数十億光年の巨大な次元にわたるこれらの星々の島々の包括的な共通の回転方向を示しているだろう。説明するのが難しい。しかし、より小さなスケールでは、好ましい回転方向があるように見えます。これは、影響を受けた銀河が共通の原始雲から発生したことを示しています。間もなく、銀河動物園プロジェクトの結果に基づいた合計 20 の科学出版物が出版される予定です。これは特殊な雑誌ではなく、「王立天文学協会の月刊通知」などの有名な専門雑誌に掲載されます。分析の結果、信頼できる分類にはわずか 20 票で十分であることがわかりました。したがって、統計は、個々の参加者の知識レベルの違いによって避けられない不備を排除することができます。最近、別の成功が「アマチュア動物学者」によって達成されました。ケンブリッジ大学とユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの科学者は、彼らの分類を使用して、銀河を自動的に分類できるはずのニューラル ネットワークを訓練しましたが、これまでのところ絶望的な試みでした。結局のところ、このコンピューター プログラムは 90 パーセント以上のケースですでに正しいのです。
銀河動物園は、アマチュアが天文学研究をどのように進めているかを示す一例にすぎません。オーストラリアに本拠を置くアマチュア天文学者ウィリアム・ブラッドフィールド氏は、2004年76歳の時に自宅の庭にある簡易望遠鏡を使って18個目の新彗星を発見した。退職した電気通信エンジニアのトム・ボールズは、100 個以上の超新星、つまり単一の星が一時的に銀河全体よりも明るく輝く大爆発を発見しました。そして、オーストラリアのアマチュア、アンソニー・ウェスリーは、2009 年 7 月に未知の彗星が木星に衝突したことに最初に気づきました。彼はアマチュアの標準では中型の望遠鏡を使って観察しました。
一晩中コンピューターに向かって
ロルフ・アピッチュは、雲のない毎晩、望遠鏡を使って天体探しに出かけます。 1990 年代以来、彼は小惑星、つまり地球と同じように太陽の周りを回る、家や山ほどの大きさの小さな岩石を探してきました。これらの小さな惑星のうち約 24 万個の軌道はよく知られているため、空におけるそれらの将来の位置を計算することができます。しかし、太陽系にはそのような天体が何千万個も存在する可能性があります。アピチュはそれらを体系的に探しています。 「空が晴れた夕方、最初の星が現れるときが始まりです」と66歳の彼は言います。 「その後、望遠鏡の制御に使用するコンピューターの前に一晩中座ります。」彼は年間 70 ～ 80 回夜起きていますが、「睡眠が不規則すぎるため、かかりつけ医はそれを好まないのです」。
アピチュ氏は定期的に空の疑わしい領域を電子カメラで撮影し、詳細な星図と比較します。彼は、恒星でも既知の小惑星でもない、小さな光の点に遭遇し続けています。上空での位置を特定し、測定データを米国の中央報告地点に送信します。そこから、彼は自分の発見が新しい小惑星なのか、それともすでに観測された小惑星なのかを知ります。彼は現在 148 の発見を行っています。アピッチュは、「彼の」小惑星のうち 20 個に名前を付けることが許されており、その軌道は追跡観測後に十分正確に決定することができた。こうして、彼の妻ラインガルドとシュヴァルツヴァルト北部にある彼の故郷ヴィルトベルクの名前は空に不滅の名を残しました。 「小さな惑星の探索はスポーツ競技です」とアマチュア天文学者は言います。 「今日では専門家は自動制御の望遠鏡で体系的に空を探索しており、それによって多くの利点があるにもかかわらず、専門家と同等の立場にいると感じます。」ドイツ語圏諸国で最も有名な小惑星研究者の一人である、ハイデルベルク天文計算研究所のルッツ・シュマデル氏は、アマチュア天文学者が小惑星に関して大きな成功を収め続けていることを認め、「一部の人々が行うのは、ほとんどプロの仕事です」と述べています。
地球への衝突
アピチュ氏の目には、プロとアマチュア間の協力の特に成功した例は、彼も参加した 2008 年 10 月のイベントです。 10月6日、米国の専門家の自動監視望遠鏡の1つが新しい小惑星を発見した。その小さな破片が地球に落下するであろうことがすぐに明らかになった。ただし、衝突位置を正確に計算するには、正確な経路測定が必要でした。アピッチュを含む世界中の他のアマチュアや専門の天文台が天体の追跡を開始しました。隕石は2008年10月7日の夜、スーダンに衝突した。最後の位置決定は衝突の2時間ほど前にイタリアのアマチュア天文学者によって行われた。 「ほぼ完全な観測のおかげで、衝突位置を数百キロメートルまで絞り込むことができ、捜索チームは砂漠で隕石の残骸を見つけることができ、現在調査中です」とアピチュ氏は言う。
クラウス・ベルンハルトも、空にある未知のものを探しています。1990 年代後半以来、彼は簡単な望遠鏡と電子カメラを使用して、これまで明るさが知られていなかった 160 個の星を発見しました。彼の望遠鏡は、リンツの南端にあるアパートの 2 階にあるアパートのバルコニーにありました。アピッチュと同様、化学博士号を持つベルンハルトも「空で何か新しいものを見つけたい」という希望に駆られていた。
56,000 個以上の星が周期的または不規則に明るさを変えることがすでに知られています。そしておそらくもっとたくさんあるでしょう。プロの天文学者には、新しい変光星を探す時間はありません。なぜなら、それは科学的評判を約束するものではなく、結果が不確実な忍耐のゲームだからです。一方、ベルンハルトは自由な時間には辛抱強く耐えることができます。長年にわたり、彼は空の選択された部分を定期的に写真に撮り、画像内の無数の光の点のいずれかがその明るさを変化させるかどうかをチェックしました。 「当時私は、専門家の検出器が明るい星によって盲目にされるため、明るい星の隣にある変数は見落とされる可能性が最も高いと考えていました」とベルンハルト氏は説明します。そして実際、ほんの短い検索の後、彼はワシ座の肉眼で見える恒星のアタイルの近くで最初の未知の変数を発見した。
容疑者の捜索
その間、ベルンハルトは望遠鏡とカメラをコンピューターとインターネットに交換しました。彼は、自動制御された専門の望遠鏡からの空の画像を含む公的にアクセス可能なアーカイブを閲覧し、その画像から不審な物体を検索します。「約 350 個の新しい変数を見つけました」そしてすでに出版された科学速報でそれらを発見しました。」単一の発見が研究を根本的に進歩させるわけではありませんが、ベルンハルトのようなアマチュアによって提供される大量の観測により、星全体の進化をより深く理解することが可能になります。プロの天文学者は、地上の望遠鏡や衛星天文台を使用して、新しい変数の中で特に興味深い天体を具体的に調べます。
自身も熱心なアマチュア天文学者である科学ジャーナリストのティモシー・フェリスは、天文学は急速にプロのアマチュアの膨大なグループと少数のプロの天文学者や天体物理学者によって実践される科学に進化すると信じています。 「ギャラクシー動物園」の共同創設者クリス・リントット氏も、ボランティアの可能性はまだまだ尽きないと信じている。特にインターネットは、比較的少数のアマチュア天文学者よりも多くの関心のある人々に届く通信チャネルを提供しているためです。
Galaxy Zoo の後継 Web サイトである Zooniverse には、NASA 衛星が撮影した中心星の画像を使用して太陽活動を監視したり、衝突する銀河を分類したりするプロジェクトがすでにあります。 「このようなプロジェクトは刺激的でなければなりませんが、参加者を圧倒してはなりません」とリントット氏は言います。 「人は何かに興味を持っているときには驚くほど長い時間を費やします。」同氏は、一種の「市民科学のためのコンピューターセンター」を構想している。研究者はそこでギャラクシー動物園と同様のプロジェクトを公開し、ボランティアの参加を奨励できるだろう。そして、それは完全に地球的なことに関するものである可能性もあります。 ■
シュトゥットガルト近郊ビーティッヒハイム在住のフリー技術ジャーナリスト、マイケル・ヴォーゲル氏は、自身も情熱的なアマチュア天文学者である。
マイケル・ヴォーゲル著
専門家をサポートすることに興味がありますか?
月、太陽嵐、銀河衝突、超新星探索 – 「銀河動物園」構想に遡るその他の天文学分類プロジェクト
(1 回の登録後、ユーザーはすべてのプロジェクトに参加できます):
www.zooniverse.org
自分のコンピューターの計算能力を科学に利用したい人は誰でも、多くの研究プログラムに利用できます。たとえば、地球外知的生命体からの信号の探索、気候研究、タンパク質の分析などです。 BOINC ソフトウェアは、プロジェクトにアクセスできるポータルとして機能します。
boinc.berkeley.edu/download.php
そしてここでは、バイエルン州鳥類保護協会が鳥の記録を求めています: www.lbv.de/aktiv- Werden/mitmachaktion/citizen-science.html
コンパクト
· 25 万人以上のボランティアが 1 億 5,000 万個の銀河を外観に基づいて分類しました。
· アマチュア天文学者は多くの彗星や超新星を発見し、変光星を観察し、小さな惑星の軌道を測定しています。
・アマチュアも現代のテクノロジーを使用しています。
「お金だけがモチベーションではない」
ミラー氏、天文学はなぜプロアマチュアの仕事に理想的な分野なのでしょうか?
宇宙の魅力は、私たちにそれを探求し理解する動機を与えます。現在のリソースでは少数のプロの天文学者しかサポートできないため、プロのアマチュアには大きなチャンスがあります。過去 10 年間で機器とソフトウェアのコストが大幅に低下したため、以前はプロの天文学者しか利用できなかった高品質のカメラや望遠鏡をアマチュアでも使用できるようになりました。また、適切な機器を持たないアマチュアでも、専門家による観測データにアクセスできます。
英語圏では「市民科学」について話します。それは機能しますか？
お金だけが動機ではなく、社会的評価や個人的な満足も動機となります。今日では、専門レベルで働くための情報に簡単にアクセスできます。インターネットは、同じ考えを持つ人々から学び、互いに情報を交換するための理想的なツールです。
プロのアマチュアは科学者として失格ですか？
そうする人もいます。しかし、多くの人は意識的に研究職に就かないことを決めています。彼らは、収入がそれに依存している場合よりもはるかに仕事を楽しんでいます。
社会はそれらから恩恵を受けていますか？
社会的利益は膨大です。プロ・アマチュアが自ら組織するクラブは社会的なつながりを確保します。これは、生活の他の分野でも人々に利益をもたらします。市民科学者はイノベーションの源でもあり、時には新製品のアイデアを提供することもあります。フリーソフトウェアは、経済的に重要な顕著な例です。
トピックの詳細
読むには
天文学におけるアマチュアの重要性:
ティモシー・フェリス「星に魅せられて」コスモス、シュトゥットガルト、2004年（中古品のみ）
ジャック・スティルゴー 市民科学者: 科学と市民社会の再接続 デモ、ロンドン、2009 www.demos.co.uk/publications/ Citizenscientists
Charles Leadbeater、Paul Miller プロアマ革命デモ、ロンドン 2004 www.demos.co.uk/publications/proameconomy
インターネット
ギャラクシー動物園: www.galaxyzoo.org
