Astronomi

Apa cabaran untuk pembangunan dan analisis data teleskop CHIME?

Apa cabaran untuk pembangunan dan analisis data teleskop CHIME?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Eksperimen Pemetaan Intensiti Hidrogen Kanada (CHIME) telah menemui ledakan radio cepat kedua yang berulang baru-baru ini. Walau bagaimanapun, strukturnya kelihatan sederhana. Saya tertanya-tanya mengapa kita tidak membina teleskop sebelum ini. Apakah cabarannya? Saya baru tahu bahawa jumlah datanya besar. Sukar untuk mengemas kini teleskop?

Terdapat 4 silinder dan 1024 antena. Apa yang menentukan pengedaran antena 1024? Maksud saya mengapa bukan hanya satu silinder yang lebih panjang?


Terdapat banyak radioteleskop yang terdiri daripada susunan antena yang besar. Kami biasanya memikirkan pelbagai hidangan individu dan VLA dan ALMA adalah dua yang paling dikenali.

Tetapi jika anda ingin mengawasi tampalan langit yang besar untuk mencuba peristiwa yang sangat jarang berlaku, anda mahukan bidang pandangan yang lebih luas daripada resolusi spasial ultrahigh. Dan jika apa yang anda cari adalah sains yang sangat panas, anda ingin membina peranti anda dengan cepat yang bermaksud anggaran sederhana.

Medan yang begitu luas, resolusi yang lebih rendah bermaksud garis dasar yang lebih kecil, dan CHIME adalah 100 meter dari sisi. tetapi membina 1000 pinggan mangkuk kecil berukuran 3 meter atau susunan dipol berkala 1000 dan cuba mengarahkan semuanya akan menjadi huru-hara.

Oleh itu, CHIME membina empat silinder parabola yang sederhana dan memberitahu semua antena tersebut untuk bersikap baik antara satu sama lain dan berkongsi!

Setiap antena mengambil isyarat dari kawasan silinder yang besar. Sekiranya anda memasukkan semua arah, ia seperti bahagian 25x25 meter. Antena jaraknya hanya kira-kira jarak gelombang atau lebih jauh, tetapi jauh lebih jauh untuk melakukan interferometri dengan isyarat di komputer.


Pracetak ArXiv Projek Cepat Radio Burst CHIME: Gambaran Keseluruhan Sistem memperincikan reka bentuk dan pengoptimuman antena, dengan mempertimbangkan apa yang seharusnya dilakukan dan keperluan untuk membuatnya dengan mudah untuk membuat dan mempunyai anggaran yang munasabah.

Gambar 1. Gambar teleskop CHIME pada 15 September 2016, melihat Utara-Barat. Bekas penghantaran yang menempatkan bahagian belakang X-Engine dan CHIME / FRB dapat dilihat berdekatan dengan silinder paling kanan. Pondok penerima yang mengandungi F-Engine berada di bawah pantulan dan tidak dapat dilihat di sini. Teleskop Sintesis DRAO (Kothes et al. 2010) dapat dilihat di latar belakang. Lihat Jadual 1 untuk sifat terperinci CHIME.

Medan Pandangan ke arah Utara-Selatan (paksi silinder parabola) adalah sekitar 110 darjah, tetapi pada arah Timur-Barat tentu saja sangat sempit, hanya 2.5 hingga 1.3 darjah.


Saya telah meminjam teks, gambar, dan pautan berikut dari soalan saya Bagaimana radioteleskop CHIME Kanada menguruskan apodisasi bergantung pada polarisasi optik cepat f / 0.25?

Berikut adalah gambar beberapa antena, melihat ke bawah:

di bawah x2: dari Antena cloverleaf: Suatu dwi-polarisasi lebar jalur lebar kompak untuk CHIME

Rajah 1. Di sebelah kiri, bentuk setiap kelopak terdiri dari dua garis lurus tegak lurus, dua busur bulat 45 darjah dengan jari-jari R dan satu setengah elips. W adalah paksi utama elips dan L adalah panjang dari persimpangan sisi lurus ke pinggir luar elips. Bentuknya digambarkan di sini untuk nilai jurang yang diterima pakai, R, L, dan W. Masing-masing dari empat tab yang ditunjukkan di tengah dihubungkan ke satu sisi saluran transmisi mikrostrip tegak dan dalam setiap kes lebar penuh kelopak yang berdekatan disambungkan ke plumbum yang lain. Di sebelah kanan, arus simulasi CST untuk satu polarisasi linear pada 600MHz ditunjukkan. Perhatikan asimetri kecil dalam taburan curent berhampiran pusat kerana geometri tab.

Rajah 3. Susunan linier lapan antena daun semanggi yang dipasang di garis fokus CHIME Pathfinder di Observatorium Astrophysical Radio Dominion di Penticton, BC, Kanada. Gambar diambil melalui permukaan reflektif wire mesh (jarak mesh 19 mm) yang menggambarkan pandangan foton antena dan permukaan tanah. Perhatikan bahawa setiap suapan mempunyai umpan-gambar di bidang tanah, 1/2 λ pada frekuensi pusat jalur lebar. Perhatikan juga empat slot yang dipotong untuk menghilangkan bahan dielektrik dari celah di antara kelopak.

di bawah: Dari https://chime-experiment.ca/instrument

CHIME terdiri daripada empat reflektor silinder 20m x 100m bersebelahan berorientasi utara-selatan. Paksi fokus setiap silinder dilapisi dengan 256 antena polarisasi ganda, yang masing-masing menerima radiasi dari petak langit yang besar yang hampir membentang dari ufuk utara ke ufuk selatan. Ini memberikan CHIME bidang pandangannya yang sangat besar. Antena CHIME dirancang khusus untuk mempunyai kepekaan yang baik dari 400 hingga 800 MHz, dalam kedua-dua polarisasi linear. Ini memberikan liputan frekuensi yang besar kepada CHIME. Isyarat dari antena diperkuat dalam dua tahap, menggunakan penguat kebisingan rendah yang dikembangkan oleh industri telefon bimbit. Aplikasi teknologi pengguna yang baru ini menjadikan CHIME berpatutan. Isyarat 2048 dari input ini (256 antena x 2 polarisasi x 4 silinder) dimasukkan ke F-Engine untuk peringkat awal pemprosesan digital.


Inferens Statistik Mengambil Kosmos dengan CHIME: Big Data, Astrostatistics, dan Fast Radio Burst Enigma

Pasukan Penyelidikan Kolaboratif antara disiplin (CRT) ini menghimpunkan penyelidik dari bidang statistik dan astronomi untuk menjawab soalan mengenai objek paling misterius dalam astronomi moden: Fast Radio Bursts (FRBs). FRB sangat kuat, letupan pendek isyarat radio, bertahan mengikut urutan milisaat, yang kebanyakannya berasal dari jauh di luar Galaxy kita sendiri. FRB pertama ditemui pada tahun 2007, dan banyak yang ditemui sejak itu, tetapi apa itu FRB dan bagaimana mereka menghasilkan letupan dengan intensiti ekstrem seperti itu masih belum diketahui. Untuk merumitkan lagi masalah, beberapa FRB sekarang diketahui berulang kali meletup, sama ada pada selang waktu yang tidak teratur atau berkala. Memahami FRB sebagai populasi adalah kunci untuk menemui mekanisme fizikal yang membuatnya dan dapat menggunakannya sebagai penyiasatan ketepatan kosmos. Kanada menjadi tuan rumah teleskop radio terkemuka di dunia untuk mencari dan mengkaji FRB: Eksperimen Pemetaan Hidrogen Intensiti Kanada (CHIME), yang terletak berhampiran Penticton, BC. Kolaborasi CHIME / FRB terdiri daripada ahli astronomi dan ahli fizik dari seluruh Kanada yang mengkaji data CHIME untuk mencari sebilangan besar FRB dan lebih memahaminya sebagai populasi.

CHIME telah menemui lebih dari 1000 FRB dalam dua tahun operasi sejauh ini, yang beberapa kali lebih banyak daripada gabungan teleskop lain di Bumi. Walau bagaimanapun, jumlah data yang melampau dari CHIME menghadirkan banyak cabaran seperti kehilangan data, penapisan, ketidakpastian pengukuran, dan kesalahan heteroskedastik. Lebih-lebih lagi, sehingga kini setiap FRB dianalisis secara individu, menjadikan analisis memakan masa dan sukar. Matlamat CRT & # 8217 ini adalah untuk membantu mengembangkan kaedah statistik yang mantap untuk mencirikan ribuan FRB dengan lebih berkesan. Kami akan menangani cabaran data besar CHIME & # 8217 dengan kaedah statistik baru untuk membantu mencapai matlamat saintifik kolaborasi CHIME / FRB untuk memahami dan mencirikan FRB sebagai populasi. CRT ini juga akan membantu mengembangkan hubungan penyelidikan baru dan jangka panjang antara ahli astronomi dan ahli statistik di Kanada dan seterusnya.

Ketua pasukan:

Gwendolyn Eadie, Penolong Profesor, David A. Dunlap Jabatan Astronomi & ampAstrofizik, Jabatan Sains Statistik, Universiti Toronto.

Kerjasama:

Bingham, Derek, Profesor, Jabatan Perangkaan & Sains Aktuari, Universiti Simon Fraser

Craiu, Radu, Profesor & Pengerusi, Jabatan Sains Statistik, Universiti Toronto

Gaensler, Bryan, Profesor, Tier 1 Canada Research Chair, Director of the Dunlap Institute, Co-Investigator in CHIME / FRB, Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, David A. Dunlap Department of Astronomy & amp Astrophysics, University of Toronto

Stenning, David, Penolong Profesor, Jabatan Perangkaan & Sains Aktuari, Simon Fraser University


Bengkel

Pemerhatian pemenang Hadiah Nobel mengenai gelombang graviti oleh alat pengesan LIGO dan Virgo Lanjutan telah membuka tetingkap baru untuk mengkaji alam semesta. Pengesanan isyarat gelombang graviti pertama, GW150914, pada 14 September 2015, boleh dianggap sebagai tonggak ilmiah terhebat sepanjang masa, mengesahkan ramalan teori Relativiti Umum Albert Einstein selama berabad-abad. Pada masa ini, gelombang graviti telah dikesan dari penggabungan lubang hitam binari dan bintang neutron binari. Jenis gelombang gelombang graviti yang berlainan dari sumber lain menunggu untuk dikesan, seperti supernova keruntuhan teras, bintang neutron berputar, penggabungan binari kerdil putih, dan juga latar belakang stokastik yang berasal dari astrofizik atau kosmologi.

Pengesanan gelombang graviti, terutama sekali, merupakan cabaran teknologi. Di samping itu, terdapat kesukaran matematik dan komputasi yang signifikan yang menghalang proses pengesanan. Salah satunya melibatkan penyelesaian persamaan medan graviti Einstein & # 8217s, sama ada melalui kaedah perkiraan atau dengan kaedah berangka penuh, untuk menghasilkan isyarat bentuk gelombang untuk membantu mengenal pasti jenis peristiwa dan kesimpulan sifat fizikalnya. Satu lagi kesukaran pengkomputeran utama adalah analisis jumlah besar data bising bukan Gaussian, tidak bergerak, diperburuk oleh kehadiran isyarat palsu sementara (gangguan) yang mungkin tidak hanya mengganggu isyarat astrofizik tetapi juga meniru isyarat benar, meningkatkan penggera palsu menilai dan menghasilkan penurunan dalam kitaran tugas pengesan & # 8217.

Bengkel ini akan menghimpunkan pakar dalam bidang relativiti matematik dan numerik, dan penyelidik dalam analisis data gelombang graviti, yang akan membincangkan kemajuan terkini untuk pengesanan dan pembinaan semula isyarat gelombang graviti dari interferometer maju. Ini akan merangkumi aspek-aspek mulai dari perumusan teori Relativiti Umum Einstein & # 8217, termasuk metodologi numerik canggih untuk penghasilan templat bentuk gelombang dari sistem astrofisik, hingga pencirian pengesan gelombang graviti, analisis data, dan estimasi parameter , dengan pendekatan matematik dan numerik moden.

Bengkel ini akan merangkumi sesi poster, pengumuman untuk poster akan dihantar kepada peserta yang berdaftar sebelum bengkel.

Jawatankuasa Penganjur

Marco Cavaglia (Universiti Sains dan Teknologi Missouri)
Matt Choptuik (Universiti British Columbia)
Elena Cuoco (Balai Cerap Graviti Eropah)
Jose Antonio Font (Universiti Valencia)
Antonio Marquina (Universiti Valencia)
Stanley Osher (Universiti California, Los Angeles (UCLA))


Teleskop Radio CHIME Terobosan Baru Kanada Ditetapkan untuk Menurunkan Misteri Terbesar Kosmologi

Kadang-kadang, 'memerlukan seluruh kampung untuk membesarkan anak', dalam hal ini, kebanyakan komuniti astronomi radio Kanada membuat teleskop.

Membangun Teleskop Terobosan

Dalam usaha kolaborasi antara University of British Columbia, McGill University, University of Toronto, Perimeter Institute, National Research Council, Dominion Radio Astrophysical Observatory serta kolaborator di seluruh Amerika Utara, sebuah teleskop radio yang dinamakan Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment ( CHIME) akan berusaha menjawab beberapa soalan kosmologi kritikal. Apakah tenaga gelap? Mengapa alam semesta berkembang? Ini adalah beberapa persoalan yang masih diperjuangkan oleh ahli astrofizik.

Teleskop bernilai $ 16 juta ini yang mendapat dana utama dari Yayasan Inovasi Kanada terletak di Balai Cerap Dominion Radio Astrophysical, berhampiran Penticton, British Columbia dan dikendalikan oleh Majlis Penyelidikan Nasional Kanada dan kini menjadi teleskop radio terbesar di Kanada.

[aesop_quote type = & # 8221pull & # 8221 background = & # 8221 # 282828 & # 8243 text = & # 8221 # ffffff & # 8221 width = & # 822138% & # 8221 align = & # 8221left & # 8221 size = & # 82212 & # 8243 petikan = & # 8221Dalam pemerhatian minggu pertama CHIME, kita seharusnya dapat mengesan lebih banyak FRB daripada keseluruhan sejarah. & # 8221 cite = & # 8221Prof. Keith Vanderlinde, University of Toronto. & # 8221 parallax = & # 8221off & # 8221 direction = & # 8221left & # 8221 revealfx = & # 8221off & # 8221]

CHIME terdiri daripada empat silinder separuh berbentuk silinder reflektor mesh logam, masing-masing 20m hingga 100m. Semakin besar kawasan pengumpulan teleskop, semakin banyak data yang dapat dikumpulkannya. Oleh kerana reka bentuknya, kawasan pengumpulan yang besar, dan lebar jalur pemerhatian yang luas, CHIME dapat melihat sebahagian besar langit dan dapat mengumpulkan beberapa ribu kali lebih banyak data daripada teleskop radio lain. Untuk memahami kadar pengumpulan data melalui CHIME, gambarkan data yang melalui semua rangkaian mudah alih dunia semasa. Ini adalah satu pencapaian yang cukup tinggi memandangkan pada peringkat proposal awal CHIME sekitar tujuh tahun yang lalu, teknologi ini tidak ada.

Sains CHIME

Matlamat utama CHIME adalah memetakan hidrogen di atas sebahagian besar alam semesta yang dapat dilihat. Data yang dikumpulkan sebagai isyarat digital akan berubah menjadi peta tiga dimensi kepadatan hidrogen. Ini akan membolehkan ahli kosmologi mengukur ukuran dan jarak antara galaksi dan struktur besar lain di alam semesta. Mereka kemudian akan berusaha memahami bagaimana objek-objek ini telah berubah selama berbilion tahun dan bagaimana alam semesta berkembang.

Laura Newburgh dan David Hanna bersiap untuk memasang kaset dengan antena dan penguat yang terpasang pada garis fokus. Kredit: NRC.

Pancutan Radio Pantas

Dr. Keith Vanderlinde, ahli kosmologi eksperimen dengan Dunlap Institute memberitahu SpaceQ dalam temu bual bahawa "itu adalah masalah beberapa langkah. Pertama, kita memetakan di mana semua struktur berada. Kedua, kita mengetahui bagaimana pengembangannya. Ketiga, kita mengetahui apa yang dimaksudkan dengan tenaga gelap ”. Terdapat soalan yang paling penting namun membingungkan dalam kosmologi.

Salah satu aspek unik teleskop ini ialah ia tidak mempunyai bahagian yang bergerak. CHIME dirancang untuk melakukan pemetaan dalam resolusi yang lebih rendah daripada banyak teleskop lain, yang sebagai gantinya memungkinkan untuk meninjau volume langit yang sangat besar pada skala besar. Mengimbas langit 24/7, CHIME akan mengumpulkan sejumlah besar data yang bukan hanya akan membantu dalam memahami pengembangan alam semesta, tetapi juga memberikan sejumlah besar data kepada ahli astrofizik untuk meneliti fenomena misteri lain, seperti pulsar dan Fast Radio Bursts (FRB).

FRB adalah topik hangat baru dalam astrofizik, kerana asal usul misteri mereka. Seperti namanya, mereka seperti letupan tenaga radio yang hanya bertahan beberapa milisaat. "Kami tidak tahu apa itu atau apa yang menyebabkan mereka, dan itulah kegembiraan!" Dr Shaw memberitahu SpaceQ. "Mereka terlihat seperti pulsar dalam beberapa aspek, seperti ledakan pendek, kecuali mereka sangat tersebar dan tidak berada di galaksi kita sendiri."

FRB pertama ditemui secara tidak sengaja pada tahun 2007 ketika Duncan Lorimer dan David Narovic sedang melihat data yang diarkibkan pulsar di Observatorium Parkes. Hanya beberapa dozen FRB yang dikesan sejak itu. Fakta bahawa mereka masih dapat dikesan, tetapi tidak ada di galaksi kita sendiri, menunjukkan bahawa mereka mesti sangat terang. Letupan terang ini adalah "biasanya perkara yang dahsyat dan meletup sekali dan ia selesai - kecuali sekarang kita telah melihat FRB berulang!" kata Dr Shaw. Letupan radio yang kuat biasanya menunjukkan letupan, perlanggaran, atau runtuh. Walau bagaimanapun, para saintis kini telah melihat sebilangan kecil FRB berulang, yang menjadikannya lebih misteri. Apa yang menyebabkan mereka dan apa yang bertanggungjawab untuk ini?

Keindahan teleskop radio besar yang meninjau volume langit yang besar 24/7, adalah bahawa ia dapat mengesan FRB dalam jumlah puluhan ribu, yang lebih banyak daripada teleskop lain. "Pada minggu pertama pemerhatian CHIME, kita seharusnya dapat mengesan lebih banyak FRB daripada keseluruhan sejarah," kata Dr. Vanderlinde. Mempunyai pangkalan data yang lebih besar dari FRB ini akan membantu ahli astrofizik untuk mengetahui lokasi mereka di langit dan seberapa besar letupannya, yang akan memberitahu kita sejauh mana jaraknya. Mereka juga dapat menentukan pecahan apa yang berulang dan berapa kerap berlaku. Adakah mereka tergolong dalam satu kumpulan objek atau beberapa objek?

Pulsar

Hasil lain dari data CHIME adalah mengkaji pulsar dengan lebih terperinci, kerana mempunyai kemampuan untuk memantau semua pulsar di langit utara. Apabila bintang besar mengalahkan supernova, mereka meninggalkan inti kecil yang berputar dengan cepat dan mengeluarkan tenaga radio. Pulsar adalah penjaga masa langit yang hebat, dan ahli astronomi menggunakannya sebagai petunjuk. Mereka menggunakannya untuk mengukur jarak kosmik, mencari planet ekstrasolar, dan mengkaji keadaan jirim yang melampau. Ahli astrofizik akan menggunakan kumpulan besar data yang akan dimiliki CHIME pada pulsar untuk mencuba dan mengesan gelombang graviti di galaksi.

Beberapa teleskop radio lain di seluruh dunia seperti teleskop Arecibo, Green Bank, dan Parkes, hanya menghabiskan sebahagian masa mereka untuk mencari pulsar dan FRB. CHIME benar-benar unik dalam arti bahawa ia akan mengumpulkan sejumlah besar data mengenai FRB dan pulsar, sambil memetakan hidrogen di alam semesta. HIRAX (Hydrogen Intensity and Real-time Analysis eXperiment) di Afrika Selatan dan Projek TIANLAI di China adalah dua usaha lain dalam memahami tenaga gelap dan pengembangan alam semesta. Walau bagaimanapun, kedua-dua projek ini masih dalam peringkat cadangan dan pendanaan.

CHIME adalah teleskop pertama yang dibangun Kanada sendiri dalam jangka masa yang panjang dan menunjukkan bagaimana sebuah negara dengan anggaran sains sederhana dapat membuat kemajuan ilmiah. Eksperimen ini telah melatih banyak pelajar siswazah dan postdocs, serta melibatkan sebahagian besar komuniti astronomi radio Kanada. CHIME telah membolehkan peningkatan dana besar untuk astronomi radio di Kanada dan telah menarik kolaborator dari seluruh dunia. Tempoh eksperimen nominal adalah lima tahun, tetapi saintis berharap dapat menjawab beberapa soalan kosmologi kritikal sebelum itu.


Maklumat lanjut

  1. Sumber dalam talian yang sangat baik untuk semua perkara yang berkaitan dengan Galileo adalah: Projek Galileo. Ia dihoskan oleh Universiti Rice dan merangkumi tulisannya, perincian mengenai eksperimen dan pemerhatian serta pautan. Ini juga merupakan sumber untuk gambar Galileo di bahagian atas halaman ini.
  2. Laman web lain yang bermanfaat ialah The Art of Renaissance Science: Galileo and Perspective. Ia mempunyai banyak gambarajah yang dipadankan dengan jelas. teks ringkas. Terdapat beberapa animasi eksperimennya. di Florence mempunyai banyak perincian mengenai sejarah astronomi termasuk karya Galileo. Laman web baru mereka patut diterokai. Sebilangan besarnya dalam bahasa Inggeris walaupun beberapa bahagian, termasuk simulasi teleskop awal yang sangat baik, hanya tersedia dalam bahasa Itali pada masa ini. Mereka juga mempunyai laman web baru yang sangat baik: Teleskop Galileo, Instrumen yang Mengubah Dunia.adalah sumber yang sangat baik yang menyediakan gambar CCD yang hampir dengan apa yang dilihat oleh mata manusia melalui teleskop Galilea. Ia mempunyai gambar Matahari, Bulan, Venus, bintang dan nebula. Laman web ini memberikan latar belakang sejarah dan perincian teknikal.
  3. Galileo Sidereus nuncius atau Utusan Sidereal boleh didapati dalam terjemahan oleh A. van Helden dari University of Chicago Press, 1989.
  4. Sejarah Ilmu Astronomi Cambridge, ed Michael Hoskin, Cambridge University Press, 1997 memberikan banyak maklumat dan gambar rajah dan merupakan panduan yang berwibawa namun dapat dibaca.
  5. The Sleepwalkers oleh Arthur Koestler adalah sebuah buku klasik yang membahas perkembangan pemikiran astronomi hingga zaman Newton.

Terdapat banyak buku dan laman web lain yang merangkumi karya Galileo dan sejarah astronomi.


Program yang panjang

Kredit: LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet)

Bidang Relativistic Astrophysics baru-baru ini menyaksikan revolusi besar dengan pemerhatian pemenang Hadiah Nobel bersejarah Gelombang Graviti (GW) dari penggabungan lubang hitam binari dan pemerhatian GW pertama mengenai penggabungan dua bintang neutron. Yang terakhir ini diikuti oleh pengesanan elektromagnetik dari tanah dan ruang yang mencetuskan kempen pemerhatian pelbagai instrumen yang belum pernah terjadi sebelumnya. Pengesanan ini telah menyebabkan permulaan astronomi GW dan era astrofizik pelbagai-utusan.

Kesan saintifik dari pemerhatian GW yang ada dalam fizik asas, astronomi, astrofizik, fizik nuklear, dan kosmologi sudah luar biasa. Dalam beberapa tahun akan datang, dengan peningkatan ketara data GW yang ada yang didorong oleh peningkatan berterusan pengesan semasa dan dengan penggabungan kemudahan GW tambahan ke rangkaian global, kesan ini akan berlipat ganda. Memproses dan menafsirkan sejumlah besar pengesanan GW yang dijangka akan menimbulkan cabaran yang besar dan memerlukan interaksi yang erat antara pemodel matematik, pembangun bentuk gelombang, relativis berangka, penganalisis data dan ahli astrofizik teori dan pemerhatian.

Di satu pihak, kemajuan dalam astrofizik pelbagai pesanan didorong oleh pemerhatian dengan teleskop yang semakin sensitif, pengesan neutrino bertenaga tinggi, dan pengesan GW di Bumi dan di angkasa. Sebaliknya, elemen kemajuan utama yang lain disediakan oleh kajian teori mengenai persamaan Relativiti Umum Einstein untuk menjelaskan pemerhatian tersebut. Astrofizik teori moden bergantung pada sifat matematik keadaan awal untuk evolusi persamaan Relativiti Umum dan simulasi berangka untuk meningkatkan pemahaman mengenai dinamika sistem astrofizik.

Matlamat program ini adalah untuk menghubungkan usaha komuniti sains matematik dan fizikal untuk menangani kemajuan terkini dan cabaran baru mengenai pemahaman astronomi multi-utusan. Program IPAM akan merangkumi empat bengkel, masing-masing membahas topik yang berbeza: penghasilan katalog templat bentuk gelombang perbincangan pemodelan matematik persamaan yang mengatur sistem parameter relativistik yang kuat penganggaran sumber astrofisik gelombang graviti dan keadaan seni yang besar data dan teknik pembelajaran mendalam untuk analisis data GW.

Jawatankuasa Penganjur

Manuela Campanelli (Institut Teknologi Rochester)
Marco Cavaglia (Universiti Sains dan Teknologi Missouri)
Jose Antonio Font (Universiti Valencia)
Igor Rodnianski (Universiti Princeton)
Susana Serna (Universitat Autònoma de Barcelona, ​​Matematik)
Gunther Uhlmann (Universiti Washington, Matematik)


Apa cabaran untuk pembangunan dan analisis data teleskop CHIME? - Astronomi

9:30 PG - Chris Genovese - Cabaran (dan peluang) tersembunyi di lanskap astrostatistik

10:30 AM - Jean-Luc Starck - Model kerumitan rendah dan pembinaan semula peta astrofizik

Pengurangan dimensi walaupun jarak jarang adalah cara yang sangat efisien untuk mengatur masalah terbalik yang berlaku ketika kita ingin membina semula peta. Kami menerangkan secara ringkas konsep perwakilan jarang, dan kami bagaimana mengatur masalah terbalik seperti pemisahan galaksi biru / merah atau pemulihan Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik. Kami membentangkan peta CMB pertama yang dibina semula dari kedua set data WMAP dan Planck PR2. Kami menunjukkan bahawa penghalang Galaksi dapat dipecah, untuk pertama kalinya kami dapat memiliki peta CMB berkualiti tinggi langit penuh. Sebagai tambahan, sebagai hasil pendekatan baru kami, peta berkualiti tinggi ini bebas dari sebarang pencemaran SZ termal yang ketara.


11:00 PG - Ethan Anderes - Anggaran kuadratik bidang tak bergerak secara rawak

Lebih dari satu dekad yang lalu dua ahli fizik, Wayne Hu dan Takemi Okamoto, mencipta penganggar baru untuk mengukur penyimpangan bahan gelap yang dicetak pada pemerhatian kita terhadap latar belakang gelombang mikro kosmik. Penganggar mereka, yang disebut penganggar kuadratik, dengan cepat menjadi alat canggih untuk mengesan, mengukur dan memetakan bahan gelap. Dari perspektif statistik spatial, penganggar ini mempunyai beberapa sifat yang luar biasa. Dalam ceramah ini saya akan membentangkan analisis penganggar kuadratik dalam konteks kedua kosmologi dan dalam konteks yang lebih besar untuk menganggarkan tak stasioneran medan rawak umum. Saya akan membincangkan sifat medan rawak yang kita sebut, tidak berubah-ubah lokal, yang nampaknya menjadi syarat yang mencukupi untuk memperluas sifat-sifat luar biasa dari perkiraan kuadratik Hu dan Okamoto ke bentuk-bentuk non-stasioneritas yang lebih umum.
Kerja bersama Joe Guinness di NCSU.


11:30 AM - Jessi Cisewski - Perkiraan Bayesian Kira-kira untuk fungsi jisim awal yang luar biasa

Menyatakan fungsi kemungkinan secara terang-terangan menjadi semakin sukar bagi banyak masalah dalam astronomi. Ahli astronomi sering menentukan kemungkinan anggaran yang lebih sederhana - meninggalkan aspek penting dari model yang lebih realistik. Anggaran fungsi jisim awal bintang (IMF) adalah salah satu contohnya. IMF bintang adalah taburan massa bintang yang pada awalnya terbentuk dalam jumlah ruang tertentu, tetapi biasanya tidak dapat dilihat secara langsung kerana evolusi bintang dan gangguan lain dari kluster. Beberapa kesukaran yang berkaitan dengan menentukan fungsi kemungkinan yang realistik untuk IMF bintang akan ditangani dalam ceramah ini. Pengiraan Bayesian perkiraan (ABC) menyediakan kerangka kerja untuk membuat inferens dalam kes-kes di mana kemungkinannya tidak tersedia. Saya akan memperkenalkan ABC, dan menunjukkan kelebihannya melalui model IMF yang dipermudahkan di mana fungsi kemungkinan ditentukan dan posterior yang tepat tersedia. Model pembentukan baru untuk kelompok bintang menggunakan kerangka lampiran pilihan akan dipersembahkan. Model pembentukan yang dicadangkan, bersama dengan ABC, menyediakan mod analisis baru IMF.


1:30 PM - Uro & # 353 Seljak - Pengekstrakan maklumat kosmologi yang optimum dari struktur berskala besar

Maklumat kosmologi struktur skala besar biasanya diekstraksi melalui analisis fungsi titik-N, di mana hanya fungsi 2 dan 3 titik yang diterapkan pada data, meninggalkan sejumlah besar maklumat yang berpotensi tidak dimanfaatkan. Saya akan membincangkan pendekatan alternatif untuk mengekstrak semua maklumat sekaligus, melalui pendekatan penganggar kuadratik optimum bukan linier. Saya akan mengemukakan teori di sebalik pendekatan ini dan beberapa alat yang diperlukan yang kami kembangkan untuk menyelesaikannya, seperti pengoptimum cepat dan pemodelan pembentukan struktur nonlinear cepat menggunakan pakej simulasi FastPM. Produk akhir adalah penganggar kuadratik optimum dari spektrum daya awal, termasuk matriks Fishernya yang berfungsi sebagai matriks tingkap dan kovarians. Saya akan mengemukakan beberapa aplikasi ujian pertama kaedah ini.


2:00 PM - Kendrick Smith - CHIME: Eksperimen Pemetaan Intensiti Hidrogen Kanada

Saya akan memberikan kemas kini status di CHIME, teleskop radio interferometrik baru di British Columbia yang akan beroperasi dalam talian pada musim gugur 2016. Instrumen penunjuk arah dengan 1/8 kawasan pengumpulan penuh sudah mengambil data. Saya akan menunjukkan beberapa hasil awal dari pathfinder CHIME, ramalan untuk CHIME penuh, dan membuat spekulasi mengenai prospek masa depan di lapangan. Kemajuan baru-baru ini dalam GPU komoditi dan perkakasan rangkaian telah memungkinkan untuk membina interferometer besar dengan kekuatan statistik yang belum pernah terjadi sebelumnya. Memanfaatkan sepenuhnya kepekaan ini akan memerlukan penyelesaian masalah pengkomputeran dan statistik baru yang akan menarik bagi para astronom dan saintis komputer.


2:20 PM - Grigor Aslanyan - Persampelan berbanding pengoptimuman dalam ruang parameter dimensi yang sangat tinggi

Dengan fokus pada ruang parameter dimensi yang sangat tinggi, saya akan membandingkan kaedah pensampelan dengan algoritma pengoptimuman. Pensampelan memungkinkan untuk memperoleh taburan posterior penuh, sementara kaedah pengoptimuman dapat digunakan untuk mencari kemungkinan maksimum atau titik posterior maksimum. Pendekatan analisis terhadap taburan posterior dapat diperoleh dengan menggunakan algoritma pengoptimuman. Saya akan memberi tumpuan kepada algoritma Hamiltonian Monte Carlo untuk mengambil sampel ruang parameter dimensi tinggi dan algoritma L-BFGS untuk pengoptimuman. Saya akan membincangkan masalah penalaan mereka, dan membandingkan kos pengiraan mereka. Algoritma ini dibincangkan dalam konteks menyusun semula keadaan awal (gangguan ketumpatan linear) yang menyebabkan Semesta akhir zaman. Saya juga akan membentangkan pelaksanaan algoritma yang tersedia untuk umum.


2:40 PM - Elise Jennings - CosmoSIS: kerangka yang fleksibel untuk inferens parameter

Anggaran parameter kosmologi memasuki era baru. Kerjasama yang besar perlu mengkoordinasikan analisis bertaraf tinggi dengan menggunakan pelbagai kaedah. Analisis sedemikian semakin kompleks kerana model kosmologi yang canggih dan ketidakpastian sistematik. Dalam ceramah ini kami menyajikan CosmoSIS, kerangka baru untuk estimasi parameter kosmologi yang menggunakan modulariti sebagai kunci untuk menangani cabaran ini. Pengiraan dibahagi kepada unit modular yang boleh ditukar dengan input dan output yang ditentukan dengan jelas. CosmoSIS direka untuk menghubungkan bersama, berkongsi, dan memajukan pengembangan alat inferensi di seluruh komuniti.


3:50 PM - Chieh-An Lin - Perkiraan Bayesian Kira-kira: aplikasi untuk jumlah puncak lensa lemah

Lensa graviti yang lemah (WL) menyiasat struktur besar-besaran di Alam Semesta pada skala besar, memberikan maklumat mengenai evolusi akhir dari perkara gelap. Salah satu cara untuk mengekstrak bahagian bukan Gauss dari maklumat ini adalah jumlah puncak WL, yang telah ditunjukkan sebagai alat yang menjanjikan untuk mengekang kosmologi.
Kami mencadangkan model baru untuk meramalkan jumlah puncak WL. Kami menghasilkan simulasi pantas berdasarkan pengambilan sampel halo, dan memilih puncak dari peta lensa yang diturunkan. Pendekatan ini mempunyai tiga kelebihan utama. Pertama, modelnya sangat pantas: hanya diperlukan beberapa saat untuk melakukan kesedaran. Kedua, termasuk keadaan realistik adalah mudah. Ketiga, model memberikan maklumat PDF lengkap kerana stokastiknya.
Kami menggabungkan perkiraan Bayesian (ABC) dengan model kami untuk mengekang parameter kosmologi. ABC adalah penyelesaian alternatif untuk posterior apabila anggaran kemungkinan sukar dilakukan. Ini adalah contoh yang diterima-menolak, dan menyelidiki posterior yang dianggap dekat dengan yang sebenarnya. Tanpa perlu menilai matriks kovarians untuk kemungkinan, ABC dapat mengurangkan kos pengiraan.
Saya akan mengesahkan model kami terlebih dahulu dengan membandingkannya dengan simulasi N-body. Kemudian, saya akan menunjukkan bagaimana parameter dibatasi dengan populasi Monte Carlo ABC (PMC ABC), dan menunjukkan persetujuannya dengan hasilnya menggunakan fungsi kemungkinan. Saya juga akan mengkaji teknik penapisan yang berbeza untuk WL dan mengkaji kesannya terhadap kekangan. Akhirnya, tinjauan mengenai batasan parameter menggunakan ABC dengan data dari tinjauan seperti CFHTLenS, KiDS, dan DES.
Lin & amp Kilbinger (2015a) http://arxiv.org/abs/1410.6955
Lin & amp Kilbinger (2015b) http://arxiv.org/abs/1506.01076
Lin et al. dalam persediaan.


4:10 PM - Fran & ccedilois Lanusse - Menggambarkan bahan gelap yang tidak dapat dilihat dalam 3D menggunakan sparsity

Pada dasarnya sifat gelap tidak dapat dilihat secara langsung dan hanya melalui kesan graviti yang dapat dikaji. Tujuan kerja ini adalah untuk menggunakan pengukuran lensa gravitasi lemah tomografi untuk memetakan taburan ini dalam tiga dimensi.
Oleh kerana lensa lemah adalah kesan terpadu sepanjang garis penglihatan, pemulihan taburan bahan gelap 3D melibatkan penyingkiran kernel lensa radial dari sejumlah kecil ricih bising dan ukuran jarak. Masalah ini dapat dilihat sebagai contoh khas dari masalah terbalik linear yang sangat buruk.
Kaedah sebelumnya yang telah berusaha untuk menyelesaikan masalah terbalik ini bergantung pada kaedah linier seperti penyaringan Wiener atau penyesuaian SVD tetapi dengan hasil yang sangat buruk. Khususnya, struktur yang dipulihkan sangat dioleskan di sepanjang garis pandang dan amplitud struktur ini tidak dapat diperkirakan dengan pasti, yang sejauh ini telah banyak membatasi rangkaian aplikasi teknik pemetaan massa 3D.
Kami mencadangkan pendekatan baru untuk masalah pemetaan massal 3D, berdasarkan regulasi yang jarang. Peta bahan gelap 3D dipulihkan sebagai penyelesaian masalah kotak terkecil l1 yang menggabungkan anggaran pergeseran merah individu untuk sumber lensa serta memperhitungkan ricih yang dikurangkan, yang kemudian diselesaikan menggunakan algoritma pengoptimuman cembung canggih .
Kami menunjukkan pada simulasi bagaimana pendekatan ini membolehkan kami untuk pertama kalinya mengekang pergeseran merah dan massa halo gelap menggunakan pemetaan massa 3D.
Akhirnya, kami mempersembahkan pembinaan semula 3D bidang COSMOS dan STAGES dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
http://arxiv.org/abs/1308.1353


4:30 PM - Rachel Mandelbaum - Cabaran statistik untuk masa depan kosmologi lensa lemah

Dalam ceramah ini, saya akan mulakan dengan mengkaji apa yang kita harap dapat pelajari dengan mengukur lensa lemah dengan tinjauan masa depan seperti LSST, Euclid dan WFIRST. Kemudian saya akan membincangkan dua cabaran statistik untuk kosmologi lensa lemah dengan tinjauan masa depan. Isu pertama berkaitan dengan persoalan kerumitan analisis lensa lemah bergantung sepenuhnya pada perubahan merah dan peminggiran terhadap parameter gangguan yang berkaitan dengan ketidakpastian sistematik. Isu kedua adalah perkiraan yang kuat mengenai distorsi bentuk galaksi kecil tetapi koheren dari lensa, walaupun terdapat perbezaan bentuk yang lebih besar disebabkan oleh atmosfera, teleskop, dan pengesan. Kedua bidang ini memberikan tantangan kepada masyarakat, dan peluang untuk pengembangan kaedah baru.

Selasa, 7 Jun

8:30 PG - Russ Salakhutdinov

9:00 AM - Sara Algeri - Membandingkan model yang tidak bersarang dalam mencari fizik baru

Ahli astrofizik dan ahli fizik zarah sering berminat dalam perbandingan model yang tidak standard. Pencarian boson Higgs, misalnya, melibatkan bukti pengukuran untuk komponen sempit yang ditambahkan pada taburan latar belakang yang tersebar. Komponen tambahan sesuai dengan pembahagian massa Higgs, menyumbang kesan instrumental, dan tidak boleh negatif. Oleh itu, bukan hanya pengedaran nol di sempadan ruang parameter, tetapi lokasi komponen tambahan tidak dapat dikenal pasti di bawah nol. Dalam tetapan lain, misalnya dalam mencari bahan gelap, ahli fizik mungkin bertujuan untuk membandingkan model yang tidak bersarang. Ini boleh berlaku apabila sumber yang diketahui meniru isyarat baru atau apabila dua model parametri yang berbeza mesti dibandingkan. Kerana banyak penyelidik mempunyai pilihan yang kuat untuk kaedah statistik berdasarkan frekuensi, mereka menggunakan Ujian Nikelihood Ratio (LRT) dan apabila sesuai menggunakan asimtotik jenis Wilks dan Chernoff (kaedah Monte Carlo sering tidak dapat dilaksanakan kerana kriteria kepentingan yang melampau). Kami mempertimbangkan kes model yang tidak bersarang. Dengan merumuskan model komposit aditif, kita dapat melihat statistik LRT sebagai proses rawak yang diindeks oleh parameter yang tidak dikenali di bawah nol. Ini membolehkan kita memanfaatkan kaedah yang dikembangkan untuk menangani apa yang disebut faktor percubaan dan memperoleh ujian kerapian yang berlaku secara asimptotik. Kami menggambarkan kaedah yang dicadangkan kami dalam satu siri kajian berangka yang mengesahkan kekuatannya dan nilai positif palsu nominal.
Pengarang bersama: David van Dyk, Jan Conrad
Pra cetak boleh didapati di: http://arxiv.org/abs/1509.01010


9:20 AM - Jon McAuliffe - Kesimpulan anggaran untuk model generik gambar astronomi

Masalah utama dalam astronomi adalah menyimpulkan sifat laten, seperti lokasi dan warna, bintang dan galaksi yang muncul dalam gambar astronomi. Kami telah mengembangkan model probabilistik hirarki untuk masalah ini: jumlah foton yang tiba pada setiap piksel semasa pendedahan adalah Poisson, dengan parameter laju bergantung pada sifat laten bintang-bintang dan galaksi yang terpendam. Kami mencadangkan prosedur inferensi variasi untuk menghampiri taburan posterior sifat pendam ini. Prosedur kami mencapai hasil terkini. Ia juga menunjukkan ciri penskalaan yang diperlukan untuk membina katalog astronomi dari set data 20-terabyte Sloan Digital Sky Survey penuh, dengan anggaran komputasi 1 juta jam CPU.


10:30 AM - & # 381eljko Ivezi & cacute - LSST: filem Alam Semesta terhebat yang pernah ada dan cabaran astrostatistik yang berkaitan

Teleskop Penyelidikan Sinoptik Besar (LSST) akan melakukan tinjauan pencitraan yang meliputi langit yang dapat dilihat dari Cerro Pachon di Chile Utara. Dengan kira-kira 1000 pemerhatian separuh langit dalam jalur buruk selama 10 tahun, data LSST akan memungkinkan astronomi domain masa samar dan timbunan mendalam di separuh langit mencapai had fluks seratus kali lebih lemah daripada tinjauan SDSS. Beratus-ratus petabyte data pencitraan yang dihasilkan untuk sekitar 40 bilion objek akan digunakan untuk penyelidikan ilmiah mulai dari sifat asteroid Bumi dekat dan kerdil coklat, hingga pencirian bahan gelap dan tenaga dari lensa kuat dan lemah, pengelompokan galaksi, dan jauh supernova. Data ini akan mewakili harta karun untuk program lanjutan menggunakan teleskop darat dan ruang lain, seperti pemerhatian fotometrik dan spektroskopi irama pantas tindak balas pantas, serta untuk kemudahan yang beroperasi pada panjang gelombang bukan optik. Saya akan meringkaskan pemacu sains LSST utama, menyediakan laporan status untuk aktiviti pembinaan LSST, dan membincangkan cabaran astrostatistik yang akan datang dengan data LSST.


11:30 AM - Jeremy Kubica - Perkara yang saya mahukan saya ketahui di sekolah siswi: refleksi mengenai penyelidikan algoritma untuk hubungan asteroid

Kira-kira 10 tahun yang lalu, saya menyelesaikan tesis siswazah saya mengenai algoritma untuk penemuan persatuan spasial yang cekap. Karya ini didorong oleh masalah mengaitkan pemerhatian asteroid dalam tinjauan besar. Pada masa pertama kali saya memulakan penyelidikan ini, saya telah membuat banyak kesalahan biasa dan mempelajari amalan terbaik yang semestinya saya ketahui lebih awal.Dalam ceramah ini, saya akan membincangkan kerja saya mengenai hubungan asteroid, merenungkan beberapa kesalahan biasa yang saya buat semasa proses itu, dan membincangkan aspek praktikal pembangunan perisian yang semestinya saya ketahui semasa sekolah tamat pengajian.


1:30 PM - Pavlos Protopapas - Pembelajaran ciri berasaskan pengelompokan pada bintang berubah

Dalam perbincangan ini, saya akan membincangkan kolaborasi penyelidikan semasa yang mengklasifikasikan semua objek yang diperhatikan di langit. Penekanan perbincangan ini adalah pada algoritma pembelajaran ciri tanpa pengawasan yang direka untuk bintang berubah. Kaedah ini, mempelajari perwakilan pelindung cahaya dari data, membebani ahli astronomi dari keperluan meluangkan masa untuk mencari deskriptor statistik terbaik, dan mengurangkan kos pengiraan yang berkaitan dengan kesesuaian model statistik. Algoritma yang dicadangkan mempelajari ciri-ciri dari pelindung cahaya berlabel dan tidak berlabel, mengatasi bias yang dihasilkan ketika proses pembelajaran dilakukan hanya dengan pelindung cahaya berlabel.


2:00 PM - Ashish Mahabal - teka-teki klasifikasi lengkap

Tinjauan dalam masa terdekat akan menghasilkan lebih lama dan lebih lama dari sebelumnya. Untuk mengklasifikasikannya dalam masa nyata sambil mengelakkan spektroskopi sejauh mungkin memerlukan bancian alam semesta termasuk pelanjutan yang lebih lemah dan / atau jauh dari cakera dari kelas yang lebih biasa. Dan ini harus dilakukan dengan lekukan yang lemah, heteroskedastik dan bising. LSST, misalnya, akan memiliki banyak pengamatan, namun hanya 200 per filter selama sepuluh tahun untuk objek tertentu. Kami akan memberikan beberapa kemungkinan menggunakan pencari jalan seperti CRTS dan PTF, jika hanya untuk membawa cabaran yang lebih besar yang terlibat.


2:30 PM - Mike Lund - Memancarkan eksoplanet dengan LSST: cabaran lengkung cahaya yang jarang diambil

Teleskop Kajian Sinoptik Besar akan memberikan keluk cahaya untuk & # 1261 bilion bintang. Untuk sebahagian kecil bintang-bintang ini, akan ada & # 12610,000 pemerhatian dalam 6 jalur selama 10 tahun, dan untuk subset kecil ini kami telah berjaya menerapkan algoritma yang biasanya digunakan dalam melintasi carian planet untuk menunjukkan bahawa planet ekstrasur dapat dikesan untuk pelbagai parameter bintang dan planet. Walau bagaimanapun, sebilangan besar bintang hanya akan diperhatikan & # 1261,000 kali dalam tempoh sepuluh tahun. Oleh kerana sifat kurva cahaya yang sangat jarang diambil sampel ini, kami mendapati bahawa algoritma yang biasa digunakan untuk transit planet mempunyai kadar kejayaan yang sangat rendah. Kami menyajikan set data kurva cahaya yang disimulasikan sebagai tantangan statistik untuk kaedah yang dapat digunakan untuk mengesan isyarat berkala kecil dalam kurva cahaya yang kecil dan sedikit sampel. Penyelesaian untuk masalah ini dapat meningkatkan jumlah planet yang dapat dikesan oleh LSST, dan juga berlaku untuk data Gaia dan Hipparcos.


4:30 PM - Jeff Newman - Cabaran statistik untuk pertukaran merah fotometrik

Dalam ulasan ini, saya akan mengetengahkan beberapa cabaran utama dalam menentukan dan menentukur pergeseran merah fotometrik untuk projek masa depan seperti LSST. Kaedah statistik yang lebih baik dapat memainkan peranan penting dalam memastikan bahawa anggaran perubahan merah LSST seakurat mungkin, memaksimumkan output saintifik teleskop.


4:10 PM - Carlos L & oacutepez-Sanjuan - Fungsi kebarangkalian untuk anggaran statistik yang tidak berat sebelah dalam tinjauan berbilang penapis

Menyingkap proses fizikal di luar sifat galaksi yang diperhatikan adalah salah satu tujuan utama astrofizik ekstragalaktik dekad berikutnya. Untuk mencapai tujuan ini, pengedaran galaksi ketepatan harus diperkirakan untuk membatasi model fenomenologi, semi-analitik, dan kosmologi dan akhirnya membedakan formasi galaksi dan evolusi fizik.
J-PAS (Javalambre - Fizik Survei Astrofizik alam semesta yang mempercepat) akan memetakan 8500 deg 2 dari hemisfera utara dengan 54 penapis jalur sederhana (& # 126145 & Acirc) dari 3700 & Acirc

hingga 9200 & Acirc. Kedalaman dalam 56 jalur optik ini akan & # 126 22.5 (5 & sigma AB), dengan had pilihan r

8:30 PG - Coryn Bailer-Jones - Kesimpulan dengan Gaia

Satelit Gaia kini sedang meninjau seluruh cakerawala hingga ke magnitud ke-20, memperoleh astrometri, fotometri, dan spektrofotometri resolusi rendah pada satu bilion sumber astronomi, serta halaju radial untuk lebih dari seratus juta bintang. Objektif utamanya adalah untuk mengungkap pembentukan dan evolusi Galaxy kita melalui penentuan kedudukan, halaju, dan sifat fizikal bintang-bintang 3Dnya. Ciri unik Gaia adalah pengukuran paralaks dan gerakan yang betul dengan ketepatan yang belum pernah ada sebelumnya. Sebagai tinjauan, sifat fizikal sebahagian besar sasaran adalah apriori yang tidak diketahui. Di sini saya menggariskan beberapa kaedah yang digunakan oleh konsorsium Gaia untuk mengklasifikasikan objek dan menganggar parameter astrofizik dari data Gaia. Saya juga akan menerangkan bahawa walaupun paralaks digunakan untuk mendapatkan jarak ke bintang, penganggar jarak yang terbaik bukan sekadar kebalikan dari paralaks. Mengira jarak sebaliknya adalah masalah kesimpulan yang spesifikasi sebelumnya tidak dapat dielakkan.


9:00 AM - Laurent Eyer - Cabaran menganalisis siri masa Gaia

Tinjauan umum dan cabaran berkaitan tugas pemprosesan dan analisis kebolehubahan akan disampaikan dari sudut pandangan Gaia DPAC konsortium. Apa kaedah yang kami gunakan untuk mengatasi analisis global data Gaia. Matlamat kami adalah untuk mengesan objek pemboleh ubah secara sistematik, mengklasifikasikannya, memperoleh parameter ciri untuk kelas pemboleh ubah tertentu, dan memberikan penerangan global mengenai fenomena pemboleh ubah objek Celestial. Senario pelepasan umum Gaia juga akan dikemukakan.


9:30 AM - David Jones - Penjadualan pemerhatian untuk klasifikasi lightcurve masa nyata

Oleh kerana masa teleskop adalah terhad, klasifikasi lightcurve masa nyata melibatkan pemilihan titik masa depan dengan teliti di mana sumber harus diperhatikan. Kami mencadangkan ukuran kebarangkalian baru dari maklumat yang diberikan oleh data untuk klasifikasi, dan menjadwalkan pemerhatian baru dengan memilih masa masa depan yang memaksimumkan nilai jangkaan ukuran kami. Dalam konteks masalah keputusan, ukuran maklumat kami mempunyai sifat yang lebih menarik daripada ukuran berdasarkan varians atau spread yang sering digunakan dalam menjadwalkan pemerhatian ketika tujuannya adalah anggaran. Selanjutnya, kami menunjukkan bahawa ukuran kami memenuhi identiti asas, dan kami memanfaatkan hasil ini untuk mencapai kelebihan komputasi berbanding kaedah statistik yang berkaitan yang pertama kali dicadangkan di Box and Hill (1967). Sambungan yang sedang dilakukan termasuk menerapkan kaedah ketika kita melakukan pengamatan dari beberapa jalur untuk setiap sumber, dan menyesuaikan diri untuk pencemaran dari sumber terdekat atau pelepasan yang berlainan latar belakang. Kami mengiktiraf sokongan dari Smithsonian Competitive Grants Fund 40488100HH0043 dan pemberian NSF DMS 1208791.


10:30 AM - Michael Wood-Vasey - Supernova, tinjauan dan statistik

Mengukur jarak antara titik ruang-waktu di Alam Semesta adalah kunci untuk memahami evolusi dan komposisi asasnya. Tinjauan yang semakin besar meneroka lebih banyak Alam Semesta dalam masa dan ruang dengan fokus khusus untuk memahami tenaga gelap yang kini mempercepat kadar pengembangan Alam Semesta. Alat dan pendekatan analisis kami perlu berkembang seiring dengan dan sebagai persediaan untuk data ini.
Saya akan mulakan dengan meringkaskan status pengukuran tenaga gelap berdasarkan supernova Type Ia (SNeIa) dan probe pelengkap dan menyoroti peluang utama untuk penambahbaikan. Bersama dengan pergeseran merah besar-nama besar (0.2 3.5 daripada pilihan IR tradisional dan optik tradisional. Analisis ini bergantung pada tinjauan AllWISE dan kawasan kecil data Spitzer. Kami membincangkan kedua-dua penerapan algoritma hingga 100 darjah persegi Pemetaan Spitzer pada wilayah SDSS Stripe 82 yang kaya dengan panjang gelombang dan analisis pengelompokan kuarsa pergeseran merah tinggi yang dihasilkan.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0067-0049/219/2/39


1:50 PM - Youssef Marzouk - SKMM pendekatan tempatan untuk model intensif komputasi

Kami memperkenalkan kerangka baru untuk mempercepat pengambilan sampel posterior dengan model intensif komputasi, meminjam idea dari teori pendekatan deterministik, pengoptimuman bebas derivatif, dan reka bentuk eksperimen. Usaha sebelumnya untuk mengintegrasikan model perkiraan ke dalam kesimpulan biasanya mengorbankan ketepatan atau kecekapan sampler yang dilakukan oleh usaha kita untuk mengatasi batasan-batasan ini dengan memanfaatkan ciri-ciri penumpuan yang berguna dari perkiraan tempatan. Kami menunjukkan bahawa sampel rantaian Markov kami secara asimtotik dari taburan minat posterior yang tepat, dan menerangkan variasi algoritma yang mengeksploitasi sumber pengiraan selari. Hasil menunjukkan bahawa apabila kemungkinan memiliki keteraturan lokal, jumlah penilaian model per langkah MCMC dapat dikurangkan tanpa mengurangi rata-rata Monte Carlo. Kerja bersama dengan Patrick Conrad (MIT), Andrew Davis (MIT), Natesh Pillai (Harvard), dan Aaron Smith (Ottawa).


2:20 PM - David Stenning - Analisis Bayesian terhadap populasi berbilang bintang dalam kelompok globular galaksi

Model komputer menjadi semakin lazim dalam berbagai pengaturan ilmiah model ini menimbulkan cabaran kerana fungsi kemungkinan yang dihasilkan tidak dapat dinilai secara langsung. Sebagai contoh, ahli astrofizik mengembangkan model komputer yang meramalkan ukuran fotometrik bintang sebagai fungsi parameter input seperti umur dan komposisi kimia. Tujuannya adalah untuk menggunakan model sedemikian untuk mendapatkan sifat fizikal kumpulan globular ― koleksi terikat secara graviti hingga berjuta-juta bintang. Pemerhatian terbaru dari Teleskop Angkasa Hubble memberikan bukti bahawa kelompok globular menjadi tuan rumah kepada beberapa populasi bintang, dengan bintang yang tergolong dalam populasi yang sama berkongsi sifat fizikal tertentu. Kami memasukkan model komputer berasaskan fizik ke dalam fungsi kemungkinan statistik yang menganggap penstrukturan hierarki parameter di mana sifat fizikal umum untuk (i) kluster secara keseluruhan, atau (ii) populasi individu dalam kluster, atau unik hingga (iii) bintang individu. Pendekatan Bayesian diadopsi untuk pemasangan model, dan kami merancang skema MCMC adaptif yang sangat meningkatkan penumpuan berbanding dengan algoritma MCMC pendahulunya, yang tidak dapat disesuaikan. Kaedah kami merupakan kemajuan utama berbanding amalan standard, yang melibatkan pemasangan model komputer tunggal dengan membandingkan ramalan mereka dengan satu atau lebih unjuran dua dimensi data.


3:30 PM - Michelle Ntampaka - Fungsi pengagihan halaju kluster galaksi sebagai penyiasat kosmologi

Saya akan membentangkan pendekatan baru untuk mengukur banyaknya kumpulan galaksi dan mengekang parameter kosmologi menggunakan pengukuran dinamik. Dalam kaedah standard, halaju galaksi garis pandang (LOS) atau penyebaran halaju digunakan untuk menyimpulkan jisim gugus untuk mengukur fungsi jisim halo (HMF). Teknik ini sangat dipengaruhi oleh kesalahan pengukuran jisim. Dalam kaedah baru kami, kemungkinan taburan halaju untuk setiap kelompok dalam sampel dijumlahkan untuk membuat statistik baru yang disebut fungsi taburan halaju (VDF). VDF dapat diukur secara lebih langsung dan tepat daripada HMF dan ia juga dapat diramalkan dengan kuat dengan simulasi kosmologi yang menangkap dinamika subhalos atau galaksi. Kami menggunakan dua kaedah ini untuk mengejek katalog kluster dan meramalkan bias dan kekangan pada parameter kepadatan jirim & Omegam dan amplitud fluktuasi jirim & sigma8 dalam kosmologi CDM Lambda rata. Sebagai contoh pemerhatian 200 kelompok besar, VDF menghadkan kombinasi parameter & sigma8 & Omegam 0.29. Menambah ralat menunjukkan pelebaran kekangan 68% yang diabaikan dengan hanya bias kecil. Walau bagaimanapun, HMF dengan ralat jisim dinamik cenderung kepada rendah & Omegam dan tinggi & sigma8 dan model fiducial berada jauh di luar batasan ramalan, sebelum memperhitungkan Eddington bias. Apabila VDF digabungkan dengan kekangan dari latar gelombang mikro kosmik (CMB), degenerasi antara parameter kosmologi dapat dikurangkan dengan ketara. Tinjauan spektroskopi yang akan datang yang menyiasat jumlah yang lebih besar dan magnitud yang lebih lemah akan memberikan sebilangan besar kelompok untuk menerapkan VDF sebagai penyelidikan kosmologi.


3:50 PM - Yen-Chi Chen - Pembinaan semula web kosmik menggunakan rabung kepadatan

Pengesanan dan pencirian struktur filamen dalam jaring kosmik membolehkan ahli kosmologi mengekang parameter yang menentukan evolusi Alam Semesta. Untuk mengesan filamen kosmik, kami mencadangkan model kepadatan rabung dan memperkenalkan algoritma pergeseran min ruang bawah ruang. Rabung ketumpatan adalah kumpulan lengkung yang mewakili kawasan berkepadatan tinggi. Dengan membandingkan rabung ketumpatan dengan simulasi hidrodinamik zarah halus dan Sloan Digital Sky Survey, kami mendapati bahawa beberapa sifat galaksi, termasuk paksi utama, warna, jisim dan ukuran bintang, semuanya berkaitan dengan filamen.

Khamis, 9 Jun

8:30 AM - Tamara Broderick - Pengukuran kekuatan yang pantas dengan variasi Bayes

Dalam analisis Bayesian, posterior mengikuti data dan pilihan sebelumnya dan kemungkinan. Pilihan-pilihan ini mungkin agak subjektif dan agak berbeza dalam beberapa jangkauan. Oleh itu, kami ingin mengukur kepekaan posterior terhadap variasi pilihan ini. Walaupun bidang Bayes yang kuat telah dibentuk untuk mengatasi masalah ini, alatnya tidak biasa digunakan dalam praktik. Sebab penting bagi kekurangan ini adalah kesukaran mengira ukuran ketahanan dari cabutan MCMC, yang sering kali tidak mempunyai keluasan atau memerlukan pengekodan atau pengiraan tambahan. Kami menunjukkan bahawa, berbeza dengan MCMC, teknik variasi Bayes (VB) mudah diterima oleh analisis ketahanan. Oleh kerana VB menjadikan inferensi posterior sebagai masalah pengoptimuman, metodologinya dibangun berdasarkan kemampuan untuk mengira turunan kuantiti posterior berkenaan dengan parameter model, bahkan pada model yang sangat kompleks. Kami menggunakan pandangan ini untuk mengembangkan langkah-langkah ketahanan sebelumnya tempatan untuk Bayes variasi medan rata-rata (MFVB), ​​bentuk VB yang sangat popular.


9:00 AM - Hyungsuk Tak - Algoritma metropolis yang menarik dan menarik untuk multimodaliti

Cabaran statistik yang timbul dalam perkiraan Bayesian mengenai kelewatan masa di antara lengkung cahaya kuarsa lensa gravitasi adalah taburan posterior multimodal parameter kelewatan masa. Strategi Markov rantaian Monte Carlo yang popular untuk menangani multimodaliti adalah meredakan. Sayangnya, strategi ini biasanya memerlukan penyesuaian yang luas dan memakan masa dan cenderung mahal secara komputasi. Kami mencadangkan algoritma Metropolis (RAM) yang menjijikkan dan menarik yang mempercepat lompatan rantaian Markov antara mod penyebaran pelbagai mod dengan cara yang mudah dan pantas. Algoritma RAM pada dasarnya adalah algoritma Metropolis-Hastings dengan cadangan yang terdiri daripada pergerakan kepadatan menurun yang bertujuan untuk menjadikan mod tempatan menjijikkan, diikuti oleh pergerakan ketumpatan menanjak yang bertujuan untuk menjadikan mod tempatan menarik. Pergerakan menurun dicapai melalui nisbah Metropolis timbal balik sehingga algoritma lebih suka pergerakan ke bawah. Pergerakan menaik melakukan sebaliknya menggunakan nisbah Metropolis standard yang lebih suka pergerakan menaik. Pergerakan turun dalam kepadatan ini meningkatkan kebarangkalian langkah yang dicadangkan ke mod yang berbeza. Oleh kerana kebarangkalian penerimaan cadangan melibatkan nisbah integral yang tidak dapat diselesaikan, kami memperkenalkan pemboleh ubah tambahan yang memperkenalkan istilah yang membatalkan dengan nisbah yang tidak dapat diselesaikan. Dengan menggunakan dua contoh, kami menunjukkan potensi algoritma RAM untuk meneroka penyebaran pelbagai mod dengan lebih berkesan dan dengan penalaan yang lebih sedikit daripada yang biasanya diperlukan oleh kaedah berasaskan tempering.
http://arxiv.org/abs/1601.05633


9:20 AM - Harga Layne - Bayes bukan parametrik dan reionisasi kosmik

Kedalaman optik Thomson memberikan kekangan pada sifat galaksi awal yang mendorong reionisasi kosmik. Dengan menggunakan pemodelan Bayesian non-parametrik, saya mengira kebarangkalian posterior untuk evolusi pergeseran merah pecahan fluks pengion yang memasuki medium intergalaksi netral berdasarkan data polarisasi dan suhu Planck CMB, yang sensitif terhadap kedalaman optik Thomson. Saya juga memberikan hasil untuk faktor penggumpalan yang berkesan dan had magnitud hujung samar untuk fungsi kilauan galaksi pada z> 6.
Berdasarkan kaedah di 1507.02685, 1403.5849, 1403.5922


9:40 AM - Brendon Brewer - Katalog probabilistik dan seterusnya

Sebilangan besar masalah analisis data astronomi dapat dilihat sebagai masalah pemodelan campuran Bayesian. Mendekati mereka dari perspektif ini boleh membuahkan hasil. Walaupun beban pengiraan lebih tinggi, potensi ilmiah data dapat meningkat secara drastik dalam beberapa kes. Saya akan membentangkan hasil terbaru yang menyimpulkan jisim substruktur gelap di galaksi lensa dan menguraikan isyarat eksoplanet dari aktiviti bintang dalam data halaju radial.


10:30 Pagi - Rebekah Dawson - Mencirikan planet transit Kepler dengan adanya bunyi yang berkorelasi

Misi Kepler telah menemui ribuan calon planet dan planet ekstra-suria, yang dimungkinkan oleh fotometri kepersisan ultra tinggi Kepler. Namun, peningkatan ketepatan telah membawa kepada cabaran statistik baru dalam mengesan dan mencirikan eksoplanet dengan adanya kebisingan yang berkorelasi. Cabaran-cabaran ini telah menimpa banyak eksoplanet yang paling menarik, dari planet mirip Bumi hingga sistem planet yang dinamika orbit meletakkan kekangan penting bagaimana sistem planet terbentuk dan berkembang. Saya akan memfokuskan pada masalah kebisingan berkorelasi untuk mencirikan eksoplanet transit menggunakan variasi masa transit. Saya akan membentangkan perbandingan beberapa teknik menggunakan gelombang, proses Gauss, dan spline polinomial untuk menjelaskan bunyi yang berkorelasi dalam fungsi kemungkinan ketika menyimpulkan parameter planet. Mengira kebisingan berkorelasi penting untuk merealisasikan potensi penuh Kepler Mission dan misi planet transit masa depan seperti TESS dan PLATO.


11:00 PG - Daniel Foreman-Mackey - Jangkamasa yang melintasi eksoplanet dan penduduknya

Misi Kepler telah menemui ribuan eksoplanet dan merevolusikan pemahaman kita mengenai populasi mereka. Katalog penemuan yang besar dan homogen ini telah memungkinkan kajian yang teliti mengenai kadar kejadian planet luar dan planet planet Suria sebagai fungsi dari sifat fizikal mereka. Tinjauan transit seperti Kepler paling sensitif terhadap planet dengan tempoh orbit yang lebih pendek daripada planet gergasi gas yang mendominasi dinamika Sistem Suria kita. Saya telah mengembangkan kaedah automatik sepenuhnya untuk mencari dan mencirikan planet transit jangka panjang dengan hanya satu atau dua transit di lengkung cahaya arkib Kepler.Oleh kerana kaedah ini tidak melibatkan campur tangan manusia, saya juga dapat mengukur fungsi kelengkapan penemuan dengan tepat dan mengehadkan kadar kejadian eksoplanet dengan tempoh orbit lebih dari 2 tahun. Saya akan mengemukakan kaedah ini dan alat statistik yang dikembangkan sebagai sebahagian daripada projek ini.


11:30 AM - Angie Wolfgang - Kepelbagaian komposisi planet kecil yang bergantung pada tempoh: pemodelan Bayesian hierarki yang memindahkan massa, radius, dan tempoh eksoplanet

Exoplanet yang mengangkut bintang inang mereka memberikan peluang unik untuk mengkaji rangkaian komposisi planet yang dihasilkan oleh proses pembentukan planet. Apabila pengukuran massa dapat diperoleh untuk planet-planet ini, itu dapat digabungkan dengan radius yang disimpulkan dari kedalaman transitnya untuk menghasilkan kepadatan planet pukal. Pengagihan kepadatan pukal, julat komposisi yang dibenarkan, dan bagaimana ciri-ciri ini berubah sebagai fungsi jarak dari bintang tuan rumah mereka adalah kekangan penting bagi teori pembentukan planet.
Di sini kita meneroka hubungan ini dengan model Bayesian hirarki (HBM) pergantungan masa-radius-massa (M-R-P) terhadap jisim rendah (th

9:00 AM - Yao-Yuan Mao - Simulasi dan sambungan galaksi-halo

Simulasi jirim gelap memberikan ramalan yang kuat dan berskala mengenai taburan jirim untuk kosmologi tertentu. Namun, kerana bahan gelap tidak dapat dilihat secara langsung, dalam kebanyakan kes ketika membandingkan simulasi bahan gelap dengan pemerhatian, kita perlu mengambil model khusus untuk sambungan galaksi-halo. Dalam perbincangan ini saya akan membincangkan beberapa perkembangan terkini mengenai teknik padanan berlimpah, cabaran yang kita hadapi dengan model empirikal, dan juga pendekatan alternatif untuk hubungan galaksi-halo dengan simulasi bahan gelap.


9:30 PG - Greg Snyder - Pemerhatian mengejek dan statistik morfologi galaksi dari simulasi hidro kosmologi

Saya akan menerangkan usaha untuk membuat dan menggunakan data sintetik dari hidrodinamik 3D kosmologi yang digabungkan dengan model proses astrofizik. Usaha ini merangkumi pelbagai volume dan perincian - yang pertama diperlukan untuk menangkap kepelbagaian galaksi dan yang kedua untuk mengembangkan model pada skala yang relevan untuk pemerhatian resolusi tinggi. Secara khusus, saya akan membincangkan kerja kami untuk membuat dan menganalisis berjuta-juta gambar sintetik yang berasal dari projek Illustris, usaha simulasi hidrodinamik besar baru-baru ini. Hasil terkini merangkumi pemodelan secara kasar korelasi antara struktur galaksi optik, jisim, kadar pembentukan bintang, dan dinamika, dan menerapkan kesan maklum balas yang lebih realistik. Banyak masalah terbuka masih ada, seperti sifat maklum balas, kitaran gas dan logam, peranan bonjolan dan lubang hitam, debu, dan sejarah evolusi struktur galaksi. Walaupun kumpulan data semasa dan masa depan dapat mengukur hasil proses huru-hara yang membentuk kehidupan galaksi besar sepanjang masa kosmik, mereka tidak dapat sepenuhnya menafsirkan kesan halus dan beragam ini tanpa ramalan terperinci yang besar. Atas sebab ini, penanda aras terbaik untuk menggunakan tinjauan untuk memahami galaksi akan menjadi simulasi dengan realisme spasial dan spektrum penuh, termasuk pembentukan bintang, fotosionisasi, penggabungan, ekor pasang surut, gumpalan pembentuk bintang, debu, dan AGN. Untuk mencapai tujuan ini, saya menganjurkan untuk memperhatikan secara simulasi rangkaian besar simulasi hidrodinamik dan mengaitkan data tiruan ini dengan memodelkan sejarah fizikal intrinsik galaksi.
http://adsabs.harvard.edu/abs/2015MNRAS.454.1886S
http://adsabs.harvard.edu/abs/2015A%26C. 13. 12N
http://adsabs.harvard.edu/abs/2015MNRAS.451.4290S


9:50 AM - Richard Galvez - Sinaran gelap dan neutrino tambahan di alam semesta awal: apakah batasan sebenar yang dapat diambil dari pemerhatian CMB dan BBN?

Pemerhatian terhadap radiasi latar gelombang mikro kosmik (CMB) dan banyaknya unsur peninggalan cahaya biasanya digunakan untuk mengekang bilangan spesies relativistik yang berkesan di alam semesta awal (Neff). Dalam ceramah ini kita menunjukkan sejauh mana ramalan dari pengukuran CMB dan pengamatan Big Bang Nucleosynthesis (BBN) terputus dalam memberikan ramalan tepat mengenai bilangan spesies neutrino yang berkesan. Kami mendapati bahawa kekangan sangat dipengaruhi jika seseorang mempertimbangkan pengukuran suhu neutrino sedemikian rupa untuk memastikan ketumpatan tenaga neutrino tetap, yang dapat dihasilkan dalam pelbagai situasi fenomenologi. Kebebasan ini dalam pengukuran bilangan neutrino berkesan membuka jendela baru ke dalam fizik di luar model standard fizik zarah. Ini juga memungkinkan peningkatan ketegangan antara eksperimen pengesan berasaskan darat yang tampaknya secara statistik menyukai lima spesies neutrino sementara pengukuran kosmologi nampaknya menyukai tiga hingga empat. Kami juga membincangkan kesan pertimbangan ini terhadap Masalah Lithium BBN.


10:40 PG - Duane Lee - Memainkan KAD anda dengan betul: memperoleh hasil nukleosintetik & kekangan peristiwa daripada pemerhatian bintang halo dan UFD

Selama dua dekad yang lalu, banyak langkah telah dilakukan dalam usaha memodelkan evolusi kimia galaksi dan menentukan perincian evolusi bintang seperti, misalnya, korelasi antara usia dan logam. Lebih-lebih lagi, usaha untuk mengungkap perincian nukleosintesis bintang sebagai produk pengayaan yang diwarisi, proses nukleosintetik dalaman, pengayaan penyumbang dari koevolusi binari, dan nukleosintesis eksplosif semasa supernova telah menghasilkan keuntungan besar dalam memahami asas-asas inti nukleosintesis bintang. Sebilangan besar keuntungan ini dibuat dengan membina simulasi terperinci evolusi bintang berjisim tinggi dan dengan mengkaji corak kelimpahan kimia setiap bintang. Dalam perbincangan saya, saya akan membincangkan cara alternatif untuk menyahkod banyaknya bahan kimia yang kita lihat dalam bintang secara besar-besaran untuk menjelaskan nukleosintesis nenek moyang "melekat" melintasi spektrum jisim SN-keruntuhan teras. Di samping itu, analisis yang dibincangkan dapat mendedahkan pandangan mengenai sifat stokastik pembentukan bintang dalam persekitaran galaksi yang berbeza, membantu menentukan lokasi spektrum jisim bintang dari lokasi nukleosintetik yang mungkin untuk pelbagai unsur penangkapan neutron, dan menyelidiki kemungkinan dan tren hasil yang bergantung kepada jisim untuk semua elemen secara umum.


11:00 AM - Gwendolyn Eadie - Menyimpulkan jisim lingkaran cahaya dari kinematik 3D kluster globular

Kami telah mengembangkan kaedah Bayesian untuk menganggarkan jisim dan profil jisim kumulatif Bima Sakti yang menggunakan kedudukan dan halaju satelit Galaksi. Analisis awal menggunakan data kinematik cluster globular dan galaksi kerdil, dan dengan mengandaikan model Hernquist (1990) yang sederhana, mengembalikan anggaran besar-besaran untuk Bima Sakti yang sesuai dengan banyak kajian lain (lihat Eadie, Harris, & amp Widrow 2015) . Dalam kajian kami, bagaimanapun, kami mendapati bahawa kedua-dua objek berkelajuan tinggi dan ketidakpastian pengukuran mempunyai pengaruh yang kuat terhadap anggaran jisim. Oleh itu, kami sejak itu telah mengembangkan cara untuk memasukkan ketidakpastian pengukuran dengan memperlakukan semua kedudukan satelit dan halaju sebagai parameter dalam model Bayesian hierarki (lihat Eadie et al, JSM Prosiding 2015, Bahagian Sains Kejuruteraan Fizikal & amp; 792-799, Eadie et al 2016 dalam persiapan), Kami juga mula menggunakan model yang lebih realistik untuk Bima Sakti. Dalam ceramah ini, saya akan memberikan pengenalan kaedah kami dan membincangkan hasil terbaru kami.


SKA melancarkan Cabaran Data Sains pertama untuk komuniti astronomi

Ibu Pejabat Global SKA, 26 November 2018 & # 8211 The Square Kilometer Array Organisation (SKAO) hari ini melancarkan Cabaran Data Sains yang pertama, memberi para astronom rasa gambar yang sangat terperinci yang akan dihasilkan oleh SKA.

Dibangunkan oleh pasukan Sains Projek SKAO, cabarannya memerlukan analisis rangkaian gambar beresolusi tinggi yang dibuat melalui simulasi data. Penyelidik dijemput untuk memuat turun gambar dan menggunakan perisian mereka sendiri untuk mencari, mengenal pasti dan mengklasifikasikan sumbernya.

Tujuan utama siri Cabaran Data adalah untuk mempersiapkan komuniti sains untuk jenis produk data yang akan mereka terima dari pemerhatian SKA, dan mengumpulkan maklum balas berharga yang akan memberitahu perkembangan prosedur pengurangan data.

"Kami menguji kaedah untuk menemui dan mengklasifikasikan objek dengan cekap dan tepat - gambar SKA akan penuh dengan sumber, jadi proses ini harus automatik," kata Pengarah Sains SKA Dr. Robert Braun. "Kami ingin mengetahui apa yang dapat disimpulkan oleh para astronom dari gambar-gambar ini, dan apa yang menyebabkan mereka membuat kesimpulan tersebut."

"Kami juga ingin komuniti astronomi dan fizik yang lebih luas untuk terlibat dalam cabaran, di luar komuniti radio, supaya kami dapat berkongsi kepakaran dan idea mereka," tambah Dr. Braun.

Cabaran Data Sains pertama terdiri daripada sembilan gambar besar, masing-masing berukuran sekitar 32,000 piksel di setiap sisi dan berukuran 4GB. Mereka menunjukkan bagaimana array frekuensi pertengahan SKA, yang berada di Afrika Selatan, akan melihat langit radio pada tiga frekuensi yang berbeza (560 MHz, 1,4 GHz dan 9,2 GHz), dan pada tiga kedalaman: lapan jam, 100 jam dan 1000 jam masa memerhatikan.

Galaksi pembentuk bintang adalah antara 10 juta sumber dalam gambar cabaran data. (Kredit: Organisasi SKA)

Pemerhatian yang lebih lama membolehkan para astronom melihat lebih jauh ke dalam Alam Semesta, dengan mendedahkan lebih banyak objek dalam bidang pandangan. Cabaran Data Sains Masa Depan juga akan mensimulasikan set data untuk teleskop frekuensi rendah SKA, yang akan ditempatkan di Australia.

"Ini adalah gambaran langit yang sangat terperinci yang menawarkan banyak maklumat bagi para astronom," kata Saintis Projek SKA Dr. Anna Bonaldi, yang telah memimpin pengembangan tantangan data. "Kami sangat gembira melihat apa yang dapat diambil oleh rakan sekerja kami dari ini, dan dari cabaran masa depan kami yang akan menjadi semakin canggih dalam beberapa tahun akan datang.

"Dengan harga 4 GB masing-masing, gambar-gambar ini sudah rumit tetapi hanya sebahagian kecil dari ukuran gambar SKA penuh, jadi kami dapat menganggap ini sebagai 'pemanasan', untuk membuat orang bersedia untuk perkara yang jauh lebih besar!

Untuk membuat gambar, Dr. Bonaldi menggunakan model statistik untuk jenis sumber yang terjadi di seluruh alam semesta, berdasarkan tinjauan langit terbaru yang dilakukan pada banyak frekuensi yang berbeza. Ini membolehkannya meramalkan apa yang dapat dilihat oleh SKA, sebagai teleskop yang sangat sensitif.

Terdapat kira-kira 10 juta sumber dalam dua kategori: galaksi pembentuk bintang seperti Bima Sakti kita sendiri, dan Nukleus Galaksi Aktif (AGN), diambil dari Atlas DRAGNs University of Manchester, sebuah katalog gambar galaksi radio berkualiti tinggi.

Ini adalah yang pertama dalam rangkaian cabaran data yang dirancangkan oleh SKAO, ada yang menumpukan pada sains tetapi yang lain merangkumi topik seperti algoritma perisian atau masalah pemindahan data.

"Ini adalah momen penting dalam perjalanan kami untuk memberikan hasil sains dengan teleskop SKA dalam beberapa tahun," kata Ketua Pengarah SKA, Prof Philip Diamond.

"Membawa masyarakat bersama kita melalui cabaran ini berarti kita dapat memastikan tidak hanya membangun teleskop kelas dunia, tetapi juga membuat komuniti pengguna siap dan teknik dan sistem yang ada bagi pengguna tersebut untuk memulai ketika SKA beroperasi. "

Respons terhadap Cabaran Data pertama ini yang dihantar pada 15 Mac 2019 akan dinilai dan disampaikan pada Persidangan Sains SKA pada bulan berikutnya. Maklumat lengkap mengenai cara mengambil bahagian boleh didapati di laman web Sains SKA.


CHIME menepati janjinya, dan kemudian beberapa

Bagaimana orang Kanada memecahkan rahsia untuk mengesan letupan radio yang cepat dan mengubah sedikit penemuan menjadi banjir.

"Sekali sedekad, ahli astronomi menemui jenis kejadian misteri baru di alam semesta," kata ahli Fakulti Perimeter, Kendrick Smith. "Pada tahun 1960-an, pulsar adalah misteri yang tidak dijangka pada tahun 70-an, letupan sinar gamma adalah kejutan, dan seterusnya. Pada abad ke-21, kejutan misteri kami adalah ledakan radio yang pantas. "

Kejutan pertama kali muncul pada tahun 2007, ketika para astronom yang menggabungkan data arkib melihat sesuatu yang ganjil: denyut cahaya frekuensi radio yang sangat singkat yang sepertinya berasal dari luar galaksi. Ia samar - samar seperti isyarat telefon bimbit yang dihantar dari bulan - tetapi jelas tidak bermula seperti itu. Apa sahaja yang dihasilkan isyarat mesti mengeluarkan tenaga sebanyak beberapa milisaat seperti yang dilakukan Matahari kita selama lebih dari 80 tahun.

Perburuan lebih banyak denyutan ini - yang dinamakan "ledakan radio cepat" dan disebut FRB - segera dilakukan. Tetapi selama satu dekad pencarian intensif, hanya 25 lagi yang muncul. Membingungkan, hanya satu yang kelihatan berulang.

Dengan begitu sedikit peristiwa yang direkodkan, ahli fizik mengembangkan lebih banyak teori FRB daripada yang mempunyai pengesanan FRB. Dengan begitu sedikit data, kemajuan hanya dapat merangkak ke hadapan. Itu semua berubah dengan pengoperasian teleskop baru, Eksperimen Pemetaan Intensiti Hidrogen Kanada, atau CHIME. Melibatkan kira-kira 50 saintis dari Perimeter, McGill, University of Toronto, University of British Columbia, dan Majlis Penyelidikan Nasional Kanada, dan terletak di Lembah Okanagan BC, CHIME adalah teleskop Kanada pertama yang baru dalam beberapa dekad.

"Itu menarik," kata Smith, yang memegang Kerusi Daniel Family James Peebles di Perimeter. “Di dunia yang penuh dengan kolaborasi antarabangsa yang besar, CHIME adalah projek kecil di Kanada sahaja. Ini adalah peluang untuk menjadikan Kanada sebagai pemimpin dalam salah satu masalah terpanas dalam astrofizik. "

Kekuatan dan cabaran CHIME - muncul dari reka bentuknya yang tidak biasa. Daripada cakera berpusing yang lebih biasa, CHIME mempunyai empat setengah silinder yang berjalan secara selari, masing-masing menyerupai halfpipe pemain skateboard. Walaupun kebanyakan teleskop beralih ke objek yang sedang dikaji, CHIME sama sekali tidak fokus. Pipa separuh menatap lurus ke langit, hanya bergerak kerana dipasang ke bahagian yang paling boleh dipercayai, Bumi itu sendiri. Ketika Bumi berpusing, teleskop menyapu langit seperti pengimbas fotokopi yang menyapu sehelai kertas. Untuk bercakap secara analog: di mana teleskop lain menggunakan lensa zoom, CHIME adalah sudut lebar, dan oleh itu ia akan merakam peristiwa sementara, termasuk FRB, yang mungkin ditangkap oleh teleskop lain secara kebetulan.

Di situlah cabaran bermula. CHIME menghasilkan petabyte data setiap hari. Itu adalah 1.024 terabyte, atau sejuta gigabait, bersamaan dengan lebih dari 38 tahun menonton Netflix dalam HD secara berterusan. Dalam semua data itu, di suatu tempat, kira-kira sekali sehari, mesti menjadi sekejap FRB yang samar-samar.

Lupa mencari jarum di tumpukan jerami: ini seperti mencabut kerikil dari longsoran. Membuat cabaran lebih sukar adalah hakikat bahawa pasukan CHIME harus mencari data tersebut ketika tiba, dalam masa nyata. "Terlalu banyak untuk disimpan ke cakera, jadi anda hanya dapat melihatnya pada masa yang singkat ketika berada dalam ingatan," jelas Smith. "Anda memerlukan superkomputer besar di laman web, melakukan pemprosesan masa nyata untuk setiap analisis yang ingin kami lakukan - termasuk FRB."

Pasukan ini pada awalnya menganggap bahawa mustahil untuk memproses seberapa besar data tersebut dengan cepat. "Kami fikir kami akan mempunyai 10 orang yang mengusahakannya. Kami akan membeli ladang mesin raksasa ini, dengan jumlah wang yang besar, dan hanya mencari subkumpulan data, ”kata ahli Fakulti Bersekutu Perimeter, Ue-Li Pen, yang dilantik bersama dengan Institut Astrofizik Teoretikal Kanada.

Kemudian mereka menemui beberapa algoritma yang menjanjikan tetapi jarang digunakan yang dapat membantu mempercepat pencarian mereka. "Kendrick teruja," kata Pen sambil tergelak kecil. "Sekiranya masalah algoritma bagus, itu betul-betul di lorongnya."

Dengan PhD pertama dalam matematik, kedua dalam kosmologi, dan bertugas sebagai jurutera perisian di antara, pendekatan revolusi Smith menggabungkan fizik, analisis data, statistik, dan matematik tulen untuk mencari isyarat dalam serangkaian data yang luar biasa yang dihasilkan oleh eksperimen baru seperti CHIME. Untuk karya seperti ini - "mengembangkan teknik novel untuk mengekstrak fizik asas dari data astronomi" - Smith diiktiraf sebagai salah satu pemenang Hadiah Horizon Baru 2020 dalam Fizik.

Memimpin pasukan Perimeter kecil yang merangkumi saintis komputasi Dustin Lang, pelajar Masoud Rafiei-Ravandi dan Utkarsh Giri, dan pembantu penyelidik Maya Burhanpurkar, Smith mengembangkan beberapa algoritma terobosan untuk menyusun dan menganalisis data CHIME. Dia dan pasukannya kemudian menerapkan matematik baru ini sebagai perisian. Hasilnya adalah carian FRB yang berjalan seratus kali lebih pantas daripada yang diharapkan dan menjadikan teleskop CHIME menjadi pemburu FRB terbaik di dunia. "Pada dasarnya kami mengubah astronomi radio berketepatan tinggi menjadi masalah perisian," kata Smith.

Teleskop CHIME mengambil cahaya pertama pada musim gugur 2017 dan mula melihat FRB ketika masih dalam fasa pengoperasiannya. Pada Januari 2019, pasukan CHIME menangkap tajuk utama global - termasuk sampul Alam - dengan kumpulan pertama 13 penemuan, termasuk pengulang lain. Pada bulan Ogos, mereka mengumumkan kumpulan kedua, jauh lebih besar yang, mungkin paling menggembirakan, mengandungi lapan lagi pengulang.

"Kami dapat menemukan lebih banyak FRB dalam beberapa hari daripada yang dilihat dalam kajian intensif selama bertahun-tahun," kata Smith. "Ia adalah penukar permainan."

Penemuan itu menyuntikkan bahan bakar jet ke dalam kajian FRB. Sebagai contoh, pasukan CHIME mulai membezakan perbezaan antara FRB berulang dan yang belum diperhatikan berulang. Pemecahan pemahaman nampaknya sudah dekat.

"Saya rasa tahun yang akan datang akan menjadi tahun yang sangat baik untuk FRB," kata Victoria Kaspi, ahli astrofizik di Universiti McGill, dalam temu bual dengan CBC News. Kaspi adalah anggota kolaborasi CHIME dan pakar dalam "radio transien" seperti FRB. "Adakah kita akan mengetahui jawapannya dalam satu tahun? Saya tidak tahu. Mungkin. Tetapi saya fikir kita akan mencapai kemajuan yang signifikan dalam setahun. "

Dengan rentak penemuan yang semakin meningkat, bidang FRB yang berkembang dengan pantas telah berubah dari merangkak ke gelanggang.

& # 8211 Dengan fail dari Stephanie Keating

Kuliah Umum Perimeter: Kendrick Smith meneroka kosmologi pada abad ke-21

Penjelasan: Letupan radio pantas & # 8212 apa yang ada di alam semesta ini?


Karya Bandura mengenai pengesanan ledakan radio pantas yang diperincikan dalam 'Nature'

Kevin Bandura adalah sebahagian daripada pasukan penyelidik yang bekerja di CHIME, sebuah teleskop radio yang mengesan letupan radio yang cepat.

Ketika para penyelidik mula-mula mula mengerjakan Eksperimen Pemetaan Hidrogen Kanada, atau CHIME, mereka membayangkan teleskop radio yang akan membuat pengukuran tepat mengenai percepatan Alam Semesta untuk meningkatkan pengetahuan mengapa pengembangan alam semesta semakin cepat.Sebagai gantinya, ia menjadi ideal untuk mengesan ledakan radio pantas - kilatan radio yang berlaku dari jauh di luar galaksi Bima Sakti.

"Struktur denyut nadi diharapkan dapat memberitahu kita tentang lingkungan sumbernya, dan merupakan petunjuk lain bahawa ini adalah peristiwa sebenar," kata Penolong Profesor Universiti Virginia Barat, Kevin Bandura.

Teleskop CHIME, yang terletak di Dominion Radio Astrophysical Observatory di Kaleden, British Columbia, terdiri dari empat reflektor silinder, 256 antena polarisasi ganda untuk pengumpulan data dan F-Engine dan X-Engine untuk pemprosesan data. Bandura, seorang penolong profesor di Jabatan Sains Komputer dan Kejuruteraan Elektrik Lane, memainkan peranan penting dalam mengembangkan F-Engine peranti, yang secara digital memproses isyarat dari angkasa menjadi frekuensi yang kemudian dapat diproses menjadi peta digital Alam Semesta.

Seperti yang dilaporkan dalam edisi 9 Januari Alam semula jadi , jurnal sains antarabangsa, semasa fasa pra-pentauliahannya CHIME mengesan 13 FRB. Sebelum ini, ahli astronomi, termasuk profesor astronomi WVU Duncan Lorimer, telah melaporkan antara 50-60 contoh sejak pertama kali dikesan pada tahun 2007.

"Walaupun projek CHIME dimulakan sebelum ledakan radio cepat bahkan difahami, ia menjadi alat yang baik untuk menangkap dan mengukurnya," kata Bandura. "Kami memiliki kesempatan untuk menjadi yang pertama memahami apa itu."

Laporan itu mencatat kadar acara FRB CHIME diramalkan antara 2 hingga 50 FRB sehari.

Laporan kedua, juga muncul dalam edisi 9 Januari Alam semula jadi, perincian bahawa CHIME juga hanya mengesan FRB kedua yang diketahui yang berulang, lampu kilat radio muncul semula pada titik yang sama di langit. Menurut laporan sebelumnya, satu-satunya FRB berulang yang diketahui pertama kali muncul pada tahun 2012, tampaknya berasal dari galaksi sekitar 2,5 miliar tahun cahaya dari Bumi.

"Apa yang menarik ialah kita benar-benar melihat banyak dari mereka dan tidak hanya bernasib baik. Kami masih tidak pasti sama ada acara berulang berbeza daripada acara yang hanya kita lihat sekali, ”kata Bandura. "Pengulang yang kita lihat nampaknya mempunyai struktur yang serupa dengan pengulang lain yang diketahui, FRB 121102. Namun, dengan begitu sedikit peristiwa, belum ada pernyataan yang kuat untuk dibuat."

Bandura terus berfungsi sebagai anggota penting dalam projek ini dan mengambil bahagian dalam analisis data yang dikumpulkan apabila tersedia.

Untuk maklumat lebih lanjut mengenai berita dan acara di Universiti Virginia Barat Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, hubungi pejabat Pemasaran dan Komunikasi kami:


Tonton videonya: SEBERAPA JAUH TELESKOP BISA MELIHAT ANGKASA? (Disember 2022).