Логин: Delete icon
Пароль:Регистрация
Логотип Физического факультета МГУ
Логотип Института ядерных исследований РАН
Кафедра физики частиц и космологии
Физического факультета МГУ
IconIconIconIconIcon
  •Главная   •ИЯИ   •Наука   •Учеба   •Курсовые   •Люди   •Связь   •Брошюра   •Постер

Обработка данных астрофизических экспериментов

Лекции:Г.И. Рубцов
М.С. Пширков
Семинары:Яна Жежер
Михаил Кузнецов

Аннотация

Курс посвящен численным методам и инструментам, применяемым для анализа больших объемов данных, поступающих от современных астрофизических экспериментов. Подробно рассмотрены данные эксперимента Planck по анизотропии микроволнового изучения, а также данные орбитального гамма-телескопа Fermi LAT.

План курса

Весна 2016 г.: пятница 10:50, ауд. Ц-66

  1. Введение
    • обзор астрофизических экспериментов современной эпохи;
    • объемы данных и форматы хранения;
    • задачи обработки, вычислительная сложность;
    • базовый и специальный инструментарий.
  2. Статистическая проверка гипотез
    • Критерий хи-квадрат. Тест Колмогорова-Смирнова.
    • Монте-Карло моделирование и проверка гипотез.
    • Look-elsewhere effect и штрафные множители.
  3. Форматы данных
    • базовые сведения про астрономические системы координат;
    • системы измерения времени и как преобразовать;
    • единицы измерения светимости и потока;
    • системы пикселизации HTM, HEALPIX, GLESP, их преимущества и недостатки в прикладных задачах;
    • сферические гармоники и их дискретное представление; операции над дискретной картой, репикселизация;
    • форматы хранения FITS, ASCII, custom binary, СУБД – способы доступа в разных ОС и языках программирования;
  4. Анализ данных гамма-телескопа Fermi LAT
    • структура данных и информации и спутнике;
    • набор утилит Fermi;
    • построение спектров источников;
    • экспозиция; анализ переменности неба;
    • операции над картой неба, пример: Fermi Bubbles;
    • поиск вспышек;
    • поиск гамма-пульсаров;
  5. Анализ данных PLANCK по анизотропии микроволнового излучения
    • введение в физику анизотропии CMB;
    • принцип работы спутников PLANCK; технические характеристики;
    • данные, упорядоченные по времени (time-ordered data), их структура;
    • функция отклика прибора, ее возможная асимметрия вперед-назад;
    • пикселизация пособытийных данных с учетом приборной функции;
    • фоновые излучения, способы исключить;
    • введение в группу алгоритмов быстрого преобразования Фурье (FFT);
    • FFT на сфере, его особенности;
    • FFT на неполной сфере и сложности, связанные с неполнотой;
    • построение спектра мощности микроволнового излучения;
    • построение ILC карты;
    • моделирование спектра мощности (CAMB) и построение Монте-Карло карт;
    • статистический анализ карты — негауссовость, статистическая анизотропия;
  • Задачи-1: tex, pdf
  • Задачи-2: tex, pdf
  • Задачи к экзамену: tex, pdf

Литература

  1. А.В. Засов, К.А. Постнов,«Общая астрофизика.» Век-2, 2006.
  2. F.A. Aharonian, «Very high energy cosmic gamma radiation.», World Scientific, 2004.
  3. М. Vietri, «Foundations of high-energy astrophysics,» Univ. of Chicago Press, 2008.
  4. W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vettering, B.P. Flannery, «Numerical recipes. The art of scientific computing» Cambridge university press, 2007.
  5. K.M.Gorski et al, «HEALPix - A Framework for high resolution discretization, and fast analysis of data distributed on the sphere.» Astrophys.J. 622 759-771 (2005) astro-ph/0409513 [HEALPIX]
  6. A.G. Doroshkevich, et al «The Gauss-Legendre Sky Pixelization for the CMB polarization (GLESP-pol). Errors due to pixelization of the CMB sky,» Int.J.Mod.Phys.D 20, 1053 (2011), arXiv:0904.2517.
  7. W.B. Atwood et al, «The Large Area Telescope on the Fermi Gamma-Ray Space Telescope Mission» Astrophysical Journal, 697 2, 1071-1102 (2009), arXiv:0902.1089.
  8. Ackermann et al., «The Fermi Large Area Telescope on Orbit: Event Classification, Instrument Response Functions, and Calibration» Astrophysical Journal Supplement, 203 1, article id. 4 (2012), arXiv:1206.1896.
  9. [Fermi analysis documentation]
  10. M.Su, T.Slatyer, and D. Finkbeiner, «Giant Gamma-ray Bubbles from Fermi-LAT: Active Galactic Nucleus Activity or Bipolar Galactic Wind?» Astrophysical Journal, 724 2, 1044-1082 (2010), arXiv:1005.5480.
  11. D. Malyshev, «Spectral component analysis of the Fermi-LAT gamma-ray bubbles», Proceedings of Quarks'12; также arXiv:1202.1034
  12. M.S. Pshirkov, G.I. Rubtsov, «Variable gamma-ray sky at 1 GeV» ЖЭТФ 142, 12 (2012), arXiv:1201.3625.
  13. A. Bouvier, «Gamma-Ray Burst Observations at High Energy with the Fermi Large Area Telescope» PhD thesis 2010, arXiv:1012.0558
  14. G.I. Rubtsov, M.S. Pshirkov, P.G. Tinyakov, «GRB observations by Fermi LAT revisited: new candidates found» Mon.Not.Roy.Astron.Soc.Lett. 421 L14-L18 (2012), arXiv:1104.5476.
  15. M. Kerr [Fermi-LAT Collaboration], «Pulsars in Gamma Rays: What Fermi Is Teaching Us» arXiv:1211.3726
  16. Д.С. Горбунов, В.А. Рубаков, «Введение в теорию ранней Вселенной: Космологические возмущения. Инфляционная теория» 2010.
  17. V.A. Rubakov, A.D. Vlasov, «What do we learn from CMB observations» Ядерная физика 75 1123 (2012), arXiv:1008.1704.
  18. U. Seljak, M. Zaldarriaga, «A Line of sight integration approach to cosmic microwave background anisotropies», Astrophys. J. 469, 437 (1996), astro-ph/9603033
  19. R. Adam et al. [ Planck Collaboration], «Planck 2015 results. I. Overview of products and scientific results», arXiv:1502.01582.