Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://sed.sao.ru/~vo/disser/ch6.html
Дата изменения: Tue Dec 23 17:40:44 2008
Дата индексирования: Mon Oct 1 20:35:32 2012
Кодировка: koi8-r
Поисковые слова: earth's atmosphere
Methods and results of radio cosmology. Chapter 6. Выход на текущий сервер sed.sao.ru            

Методы и результаты наблюдательной радиокосмологии

Диссертация на соискание уч. степени доктора физ.-мат. наук

Глава 6. Заключение

gzipped PostScript версия здесь, 2005 г.
Начало Введение Глава 2 Глава 3 Глава 4 Глава 5 Глава 6 Библиография Приложения

Верходанов О.В.

Специальная Астрофизическая обсерватория

Оглавление

В представленной работе

При решении данных задач выработаны правила построения систем обработки радиоастрономических данных, включая анализ карт реликтового излучения, а также построения астрофизических баз данных. С применением построенных систем проведены исследования различных выборок радиоисточников.

В представленной работе реализована цепочка, связывающая начальную и конечную стадии астрофизических исследований, включая постановку задачи, наблюдений, разработку алгоритмов и программного обеспечения и, как итог, получение астрофизического результата. Каждый шаг цепочки сопровождался созданием открытого общепользовательского программного вычислительного обеспечения (свыше 300000 строк на языке ``C'' по теме данной работы и свыше 70000 строк описаний), которое к настоящему времени уже использовали сотни человек из отечественных и зарубежных научных учреждений. В результате выполнения работы были построены открытые системы, соответствующие этапам астрофизических исследований:

В рамках данной работы в реализованных системах проведены исследования свойств наблюдательных данных реликтового излучения спутника WMAP (фазовый анализ и обнаружение негауссовости), радиогалактик по программе ``Большое Трио'' (оценка возрастов звездных систем и фотометрических красных смещений, оценка постоянной Хаббла и Λ-члена), а также отождествление и исследование радиоисточников обзора на Северном секторе РАТАН-600 1995г. и объектов кросс-идентификаций внутри CATS (внегалактические источники радио и ИК излучения и декаметровые источники).

6.1. Основные результаты работы

Итак, в работе получены следующие основные новые результаты:
  1. Обнаружена негауссовость в данных наблюдений реликтового излучения.
    Проверена Гауссовость карт реликтового излучения на полной сфере, построенных по данным спутника WMAP. На основании гипотезы о случайных фазах определена значимая негауссовость сигнала. С помощью фазового метода сигнал был разделен по различным диапазонам мультиполей и исследована их статистика.
  2. Развиты и применены методы фазового анализа, с использованием которых микроволновое излучение неба разделено на два компонента: реликтовое и мешающее фоновое излучение неба.
    Предложена новая методика исследования статистических свойств сигнала для полос K-W эксперимента WMAP. Используя корреляционные свойства фаз гармоник в различных каналах и факт, что реликтовое излучение во всех каналах одинаковое, можно выделить этот сигнал, используя минимизацию невязок фаз. Предлагаемый метод не требует предварительного удаления областей излучения Галактики. Показано наличие значимых корреляций между фазами выделенного сигнала и фоновых компонент, особенно для канала W. Такие корреляции могут быть индикатором возможной негауссовости, обусловленной методикой разделения компонент.
  3. Разработаны новые методы пикселизации карт неба и применены при вычислении разложения сигнала по сферическим гармоникам.
    Предложен новый подход в пикселизации карт неба, ориентированный прежде всего на точность вычисления сферических гармоник при интегрировании по полярному углу θ с использованием квадратуры Гаусса. Для этого используются нули полиномов Лежандра в качестве центров пикселов в направлении полярного угла. На основании предложенной сетки вводится новая пикселизация неба - GLESP. Для данной пикселизации неба разработано новое программное обеспечение в рамках системы обработки данных FADPS с относительной точностью генерирования карты и разложения по сферическим функциям до 10-8.
  4. Получены новые оценки космологических параметров из анализа возрастов радиогалактик FRII.
    Для объединенных данных из разных популяций эллиптических галактик, в том числе и для радиогалактик RC-каталога, проведен анализ верхней границы возраста формирования звездных систем. По этим данным оценены границы определения космологических параметров H0 и Λ-члена, как H0=71.5±10, ΩΛ=0.8±0.1 в модели GISSEL и H0=53.0±10, ΩΛ=0.8±0.1 в модели PEGASE.

    Кроме того, при исследовании радиогалактик показано, что фотометрические красные смещения для мощных радиогалактик дают удовлетворительное согласие со спектральными (ошибка 10-20%, с небольшим процентом крупных ошибок); ограниченный набор близко расположенных фильтров, как в нашем BVRI случае, также может дать удовлетворительные результаты даже для больших красных смещений; цветовые данные, как правило, не противоречат звездным величинам в фильтре R, если R<22m.5. Показано, что практически всегда можно указать нижнюю границу возраста галактик и, следовательно, минимальное красное смещение их формирования.

  5. С использованием разработанных системы FADPS и базы данных CATS, по результатам анализа трех обзоров неба (обзора 1995г. на РАТАН-600 в см-диапазоне, декаметрового обзора на УТР и обзора IRAS в ИК-диапазоне) отождествлены свыше 2000 декаметровых источников и построены новые каталоги радиогалактик, включающие новую выборку объектов с крутыми радиоспектрами.
  6. Разработаны система обработки FADPS континуальных радиоастрономических данных и программное обеспечение для анализа фоновых излучений на небесной сфере GLESP.
  7. Разработаны новые методы и принципы построения астрофизических баз данных, реализованные в крупнейших в мире базах данных радиоастрономических каталогов CATS и спектров SEDs в диапазоне от УФ до ИК.

6.2. Достоверность

Достоверность полученных результатов подтверждается
  1. в области создания алгоритмов и системы обработки FADPS - многолетней (свыше 15 лет) эксплуатацией системы и воспроизводством результатов при повторной обработке данных;
  2. при создании базы данных CATS - полнотой выбираемых источников при автоматическом поиске; эффективность идеологии построения - скоростью работы и простотой включения новых каталогов с сохранением авторского формата;
  3. при создании системы ``Эволюция радиогалактик'' (базы данных SEDs) - надежностью вычислительных процедур, протестированных для списка известных радиогалактик;
  4. при определении фотометрических красных смещений - методами спектроскопии;
  5. при введении новой пикселизации неба - воспроизводством моделированных карт и соответствующих разложений по сферическим гармоникам во всех возможных тестах с относительной точностью до 10-8;
  6. открытие негауссовости данных реликтового излучения - другими группами, использующими другие методы;
  7. основные результаты работы опубликованы в реферируемых журналах и прошли апробацию на российских и международных конференциях по теме данной работы.

6.3. Научная и практическая ценность

  • Созданы новые алгоритмы обработки и новое программное обеспечения для анализа радиоастрономических данных. Разработаны и применены новые алгоритмы построения баз данных, а сами БД по описанным направлениям исследований были созданы впервые в мире. Впервые предложена и введена оптимальная схема пикселизации карты неба GLESP, дающая ортогональное разложение по сферическим гармоникам, с сопровождающим пакетом программ. Представленные в диссертации оптические и радиоотождествления были выполнены впервые. Впервые использованы методы оценки космологических параметров по фотометрическим данным возрастов радиогалактик типа FRII. Обнаружена не-Гауссовость в данных наблюдений реликтового излучения.
  • Астрономическое сообщество широко использует созданные методы и программы, описанные в диссертации. Открытость и доступность программного обеспечения позволяют легко применять его в любых приложениях и на любых процессорах, поддерживаемых семейством ОС Unix. Новый пакет моделирования и обработки данных реликтового излучения может быть использован при разделении компонент и ``чистке'' микроволнового фонового излучения в космических миссиях NASA WMAP и ESA Planck. Модернизированная и ориентированная на Web-технологию база данных CATS широко используется в России и за рубежом. Статистика показывает, что обрабатываются около 10000 обращений в месяц, а из анализа ссылок на CATS в более, чем 50-ти публикациях, следует, что CATS существенно помогает астрономам при обработке астрофизических наблюдений. Сейчас в CATS собраны свыше 400 астрофизических каталогов, включая все самые крупные радиокаталоги. Общий объем базы данных CATS составляет более 53Гб.
  • В результате радиоотождествлений источников с учетом декаметровых длин волн увеличены количественно выборки объектов с ультракрутыми спектрами. Модельно-независимым образом оценены значения космологических параметров по возрастам далеких звездных систем. Открытие не-Гауссовости данных реликтового излучения на полной сфере поставило новые задачи анализа данных перед экспериментаторами и теоретиками.

    6.4. Благодарности

    Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность своим учителям, под руководством которых работал свыше 15 лет, Юрию Николаевичу Парийскому и Наталии Сергеевне Соболевой, а также Александру Ивановичу Копылову за предельно конструктивную критику и дружескую помощь в течение всего времени проведения работы, Сергею Анатольевичу Трушкину, Владимиру Константиновичу Кононову и Валентину Александровичу Липовецкому, у которых многому научился в процессе тесного и плодотворного сотрудничества.

    Проведенные исследования не были бы выполнены без значительного вклада соавторов Х.Андернаха, А.В.Темировой, В.Н.Черненкова, В.О.Чавушяна, А.А.Старобинского. Отдельная благодарность коллегам, принимавшим участие в ряде работ по теме проведенных исследований О.П.Желенковой, Н.Н.Бурсову, А.Флетчеру, Б.Берку, Н.М.Липовке, В.Л.Горохову, В.С.Шергину, Б.Л.Ерухимову и Чиангу Лун-И.

    Данная работа также инициировалась обсуждениями, проводимыми с коллегами из Лаборатории радиоастрономических наблюдений, Лаборатории радиоастрономии и Лаборатории исследования галактик (САО РАН), а также с А.Г.Губановым (АИ СПбГУ) и Ю.А.Ковалевым (АКЦ ФИАН).

    Хочется выразить признательность сотрудникам Лаборатории радиометров континуума, осуществляющим поддержку наблюдений и разработавшим используемую аппаратуру.

    Трудно переоценить тесное и плодотворное сотрудничество с коллегами последнего периода работы над исследованием: Андреем Георгиевичем Дорошкевичем, Павлом Давидовичем Насельским, Игорем Дмитриевичем Новиковым, в ходе которого приобретены новые знания и освоены новые методы.

    Большую поддержку данной работе оказали Российский Фонд Фундаментальных Исследований грантами 96-07-89075, 99-07-90334, 02-07-90038, 05-07-90139 и коллектив Специальной астрофизической обсерватории. Автор также глубоко признателен астрономическому сообществу, оказавшему психологическую поддержку в заключительный трудный период, и лично Ю.А.Ковалеву, который проявил подлинно дружеское участие и потратил свое время в процессе оформления последней версии диссертации.

    Особую благодарность автор выражает своей коллеге, соавтору, другу и жене Верходановой Наталии Викторовне за терпение, помощь и поддержку в течение всего времени работы.

    Начало Введение Глава 2 Глава 3 Глава 4 Глава 5 Глава 6 Библиография Приложения
    Назад Дальше...