Обработка данных астрофизических экспериментов
| Лекции: | Г.И. Рубцов |
| М.С. Пширков |
Аннотация
Курс посвящен численным методам и инструментам, применяемым для анализа больших объемов данных, поступающих от современных астрофизических экспериментов. Подробно рассмотрены данные экспериментов WMAP и Planck по анизотропии микроволнового изучения, а также данные детектора гамма-излучения Fermi LAT.
План курса
- Введение
- обзор астрофизических экспериментов современной эпохи;
- объемы данных и форматы хранения;
- задачи обработки, вычислительная сложность;
- базовый и специальный инструментарий.
- Статистическая проверка гипотез
- Критерий хи-квадрат. Тест Колмогорова-Смирнова.
- Монте-Карло моделирование и проверка гипотез.
- Look-elsewhere effect и штрафные множители.
- 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;
- 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;
- Анализ данных WMAP/PLANCK по анизотропии микроволнового излучения
- введение в физику анизотропии CMB;
- принцип работы спутников WMAP и 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;
Материалы
Литература
- А.В. Засов, К.А. Постнов,«Общая астрофизика.» Век-2, 2006.
- F.A. Aharonian, «Very high energy cosmic gamma radiation.», World Scientific, 2004.
- М. Vietri, «Foundations of high-energy astrophysics,» Univ. of Chicago Press, 2008.
- W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vettering, B.P. Flannery, «Numerical recipes. The art of scientific computing» Cambridge university press, 2007.
- 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]
- 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.
- 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.
- 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.
- [Fermi analysis documentation]
- 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.
- D. Malyshev, «Spectral component analysis of the Fermi-LAT gamma-ray bubbles», Proceedings of Quarks'12; также arXiv:1202.1034
- M.S. Pshirkov, G.I. Rubtsov, «Variable gamma-ray sky at 1 GeV» ЖЭТФ 142, 12 (2012), arXiv:1201.3625.
- A. Bouvier, «Gamma-Ray Burst Observations at High Energy with the Fermi Large Area Telescope» PhD thesis 2010, arXiv:1012.0558
- 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.
- M. Kerr [Fermi-LAT Collaboration], «Pulsars in Gamma Rays: What Fermi Is Teaching Us» arXiv:1211.3726
- Д.С. Горбунов, В.А. Рубаков, «Введение в теорию ранней Вселенной: Космологические возмущения. Инфляционная теория» 2010.
- V.A. Rubakov, A.D. Vlasov, «What do we learn from CMB observations» Ядерная физика 75 1123 (2012), arXiv:1008.1704.
- U. Seljak, M. Zaldarriaga, «A Line of sight integration approach to cosmic microwave background anisotropies», Astrophys. J. 469, 437 (1996), astro-ph/9603033
- P.A.R. Ade et al. [ Planck Collaboration], «Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results», arXiv:1303.5062.
