今年年初，天文學家偶然發現，在我們星系中心的周圍極有可能存在數千個黑洞。這一發現的依據來自X射線圖像，但意外的是，圖像並不是通過最先進的新型天文望遠鏡捕捉到的，而且也不是近期拍攝的。這些圖像的拍攝時間甚至還要往回倒溯20年。其實這是研究人員重新挖掘故紙堆得出的新發現。
在大數據的時代，類似的發現只會變得越來越普遍。大數據在改變著科學的研究方式。天文學家每天可收集的數據在呈指數式增長，如此速度也就不難理解為何要花費數年甚至數十年去從陳年舊檔案中刨出隱藏的發現了。
天文學的變革
六十年前，天文學科研者的經典工作模式是獨行俠或者小團體。他們一般用自己單位的大型地面光學望遠鏡進行科研。因此，觀察會很大程度侷限於光學波長範圍，只能在肉眼看到的範圍內得到觀察結果。結果很可能在大量的天文物理信息源中錯過肉眼無法分辨的信號，比如從頻率極低的無線電射線一直到高能伽瑪射線。在那個時代，普通人很難從事天文學研究，在領域深耕的要麼是學者，要麼得是身家極為殷實的愛好者，因為一個上好的望遠鏡實在太貴。
過去收集的數據是以攝影底片或已發表的目錄形式存儲的。要想獲取天文臺的檔案比較困難。這樣一來，業餘天文愛好者幾乎很難深入探索。如今，有的天文臺設備非常先進，已經覆蓋了所有的電磁波頻譜。而且，天文臺也不再僅由單獨的機構運行，很多前沿的天文臺多由數家太空科研機構發起共建，甚至由多個國家合力而成。
隨著大數據時代的到來，幾乎所有的數據都可以公開獲取。天文學領域可以說已發展成為一個頗為民主的王國，任何有想法的人都可以重新分析任何數據，去探究新的可能性。讀者們也大可以研究本文提到的用以發現黑洞的錢卓拉（Chandra）數據。
哈勃太空望遠鏡
這種時代的新型天文臺會產生數量驚人的數據。比如1990年開始運行的哈勃太空望遠鏡（Hubble Space Telescope，縮寫為HST）已完成130萬次觀測，每週傳輸大約20GB的原始數據，對於一臺20世紀70年代設計的設備來說，已經卓然於眾人了。2013年在智利建成的阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列望遠鏡（Atacama Large Millimeter Array，簡寫為ALMA）當前每天都能產生2TB數據。
數據洪流的三峽大壩
天文數據的檔案數量對比尚待挖掘的發現來說富富有餘。新一代的天文臺通常都比上一代敏感度高出至少十倍，其中有先進科技的功勞，也因為科研任務體量更大了。根據新任務所需要的時間來看，在同一波長，新一代的天文設備可以觀測到數百倍之多的天文信息。例如，20世紀90年代高能伽瑪射線望遠鏡（Energetic Gamma Ray Experiment Telescope，簡寫為EGRET）與美國航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，簡寫為NASA）剛滿十歲的費米（Fermi）伽瑪射線望遠鏡相比，前者在太空中僅能探測到大概190個射線源，而費米能探測到5千多。
目前智利境內在建的大型巡天望遠鏡（Large Synoptic Survey Telescope，簡寫為LSST）未來將大大加快巡測太空的速度，預計它投入使用後每隔幾晚就可以完成整個太空的巡測。它的敏感度之高足以使其每晚對嶄新或瞬間的射線源產生一千萬次提醒，十年之後數據將累積愈15PB。
平方公里陣列望遠鏡（Square Kilometre Array，簡寫為SKA）是一個野心勃勃的計劃，將在2020年完成，其時將成為世界上最敏感的望遠鏡，甚至可探測到50光年之外外星人的機場雷達站。它一年的探測數據將超過全網產生的所有數據。
2016年9月竣工的中國科學院“天眼”（Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope，簡寫為FAST）是SKA的中國變形版，在國家天文臺總工程師南仁東研究員的主持下，建成目前國際上最大的單口徑望遠鏡，500米口徑球面射電望遠鏡可以實現無死角觀測太空，其產生的觀測數據將為龐大的數據庫再填一筆重量級的墨彩。
這些雄心壯志的項目對科學家處理數據的能力會構成考驗。圖像需要進行自動處理，也就意味著需要先將數據縮小到可處理的範圍，或者轉化成成品。新型天文臺無疑也在挑戰著計算機的極限，它龐大的數據庫要求計算機具備每天處理數百TB數據的能力。天文臺獲得的數據都是向公眾開放的，要知道它的體量比我們日常使用的1TB硬盤要多上一百萬倍。
解鎖新科學
數據的湯湯洪流將使天文學發展成為更開放更需要合作的學科。在開放充沛的網絡數據、如飢似渴的學習群體和新發且高漲的積極性環境中，公眾可以參與到科學，投身到科學。其中有一個計算機程序Einstein@Home，就鼓勵大家在閒餘時間幫助搜尋高速轉動的中子星。
公眾尚且如此，就更不用說科學家有多興奮了。科學家們經常參與具有很大時間跨度的物理現象研究，很多現象的跨度遠超過普通人一生的時間，而且普通人即使窮其一生也無法遇到。比如典型的星系合併，就像它給人的直觀理解一樣，會持續數萬萬年。我們能捕捉到的只是一張快照，好比一幀車禍錄像的瞬間定格畫面一樣。
但也有時間跨度短一些的現象，比如幾十年的，幾年的或者幾秒的。正是通過這種研究方式，科學家們在新的研究中發現了數千個黑洞。同時，科學家最近還發現附近的矮星系中心發射的X射線自上世紀90年代被探測到以來正在減弱。這些嶄新的發現都意味著在過往數據的長河中還埋藏著待見天日的珍寶。
來自巨大的橢圓星系M87黑洞的高溫氣體噴射流
本文撰筆者馬里蘭大學的研究人員艾琳·邁耶（Eileen Meyer）正在做一個有趣的項目。她利用哈勃的數據在製作噴射流的電影，噴射流也就是黑洞噴射的成束高速等離子體。在電影中，邁耶使用附近M87星系長達13年的400個原始圖像作為素材，也第一次展示了等離子體的扭轉運動，進而得知噴射流實際是螺旋結構的。正是因為其他觀測者為了其他目的觀測得來的數據，不經意間圓了邁耶的兒時夢想。隨著天文圖像變得越來越大、分辨率越來越高，甚至敏感度越來越高，這類研究也會逐漸演變成標準化研究。
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