Радиоастрономиялық деректерді талдау мәселелері туралы реферат

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Ы.Алтынсарин атындағы Арқалық мемлекеттік педагогикалық институты

Жаратылыстану және ақпараттандыру факультеті

Физика және математика кафедрасы

Мамандық: 5В011000-Физика

Баяндама

Жұмысты орындаған:

3-курс студенті

Ташибаев Спандияр

Жұмысты қабылдаған:

Жаратылыстану

ғылымдарының магистрі,

аға оқытушы

Жумабаева С. Б.

Арқалық, 2020

Кіріспе

Суретті қалпына келтіру туралы мағлұмат

Негізгі бөлім

Максималды энтропия әдісі

CLEAN

Шолулар

Нысандар атаулары

МАС ұсыныстары

Мұрағаттау мәселелері

FITS форматы

Деректерді өңдеу жүйелері.

Қорытынды

Қазіргі кездегі бағдарламалық қамтамасыз ету.

Суреттерді қалпына келтіру туралы мағлұмат. Суретті қалпына келтіру мәселесі-бұл төмендегі теңдеуді шешу мәселесі. Қарапайым жағдайда, егер көз нүктелік екені белгілі болса, онда қалпына келтіру проблемасы шу болған жағдайда да қарапайым шешіледі және ол жағдай мен амплитуданы анықтауды қамтиды. Ұзын объект үшін шу болмаған кезде бұл теңдеуді Фурье түрленуін қолданып және теореманы пайдалана отырып шешуге болады.:

Мұнда - Фурье-бейнелер тиісінше I, B, A теңдеулері. Бейнені қалпына келтіру қарапайым алгебралық жүйенің шешімімен және соңғы қадамда Фурье кері түрлендіру арқылы жүргізіледі. Біздің әрқайсымыздың миымыз бірден қалпына келтіру міндетін шешеді, және біз әлемді екі көзімен көргенде үш өлшемді суретпен көреміз. Бұл ретте әрбір көз әр түрлі нүктелерден екі өлшемді суретті көреді, ал осы екі жазық бейнеден ми көлемді қалпына келтіреді. Жалпы, бірден үш өлшемді апертуралық синтез бар. Бір қызығы, екі өлшемді радиобейнені 1965 жылы ойлап тауып (екі өлшемді апертуралық синтез) Мартин Райл тіпті 1974 жылы Нобель сыйлығын алды. Оның жұмыстары Шығыс-Батыс желісі бойынша бір-бірінен 800 м қашықтықта орналасқан екі стационарлық 18 - метрлік парабалоидтан және сол диаметрлі бір жылжымалы радиотелескоптан тұратын Кембридждік бір мильдік радиотелескопта (Англия) бейнелерді құрумен (немесе радиоастрономиялық тілмен, синтезбен (u, v) - жазықтықпен) байланысты болды.

Радиотелескоптағы бейнелердің синтезінен басқа, сондай-ақ теңдеуде B радиояркылығының таралуын алу қажет. Кездейсоқ шудың болуы нақты шешімді табуға мүмкіндік бермейді , бірақ жақынырақ іздеуге болады. Мұнда пайдаланылатын әдістердің кейбірі:

Фурье-ораудың айналымы. Винер сүзгісі.

Модельдерді таңдау әдісі (дискретті компоненттер жиынтығымен аппроксимация, әдетте Гаусс формасы).

Максималды энтропия әдісі.

Тазалау әдісі.

Симплексті әдістер.

Тихоновтың реттеу әдістері.

Барлық әдістерге шолу "когеренттілік функциясы бойынша астрономиядағы бейнелерді тұрғызу" ("Image Formation From Coherence Functions in Astronomy") атты конференцияда баяндамалар жинағында орыс аудармасында бар ван Схонвелда (1978) ред.астында беріледі.

Тихоновтың реттеу әдістері Баукша және Гончарский жұмысында (1989), ал астрофизикаға қосымшада - Гончарский жұмысында және т.б. (1985) егжей-тегжейлі қарастырылды.

Сонымен қатар, егер де, онда, 5шамасы-кездейсоқ емес, қалыпты шу жағдайында көзді анықтаудың 99.9% - дан артық сенімділігімен байланысты.

Теңдеуді шешу есебінің күрделілігі туралы телескоппен мысал келтірейік. Хаббл телескобы орбитаға іске қосылғаннан кейін бірден жүйенің болмауынан бейнелердің сапасы өте төмен болып шықты. Телескоптың жөндеуінен кейін сурет жоғары сапалы болды. Бірақ осы сәтке дейін телескоптың күрделі аппараттық функциясын пайдалана отырып, бейнелерді қалпына келтіруге әрекет жасалды. Бірнеше конференциялар өткізілді, 1000-нан асатын беттер жиынтығында көптеген жұмыстар шығарылды, модельдерде жақсы жұмыс істейтін әдістер мен нақты объектілер үшін қалпына келтіруден күтілетін нәтижелер көрсетілді. Бірақ... юстировкадан кейін бәрі дұрыс емес.

Төменде біз ең көп қолданылатын энтропия әдісін қысқаша қарастырамыз (MEM - maximum entropy method) және тазалау (CLEAN).

Максималды энтропия әдісі. Соңғы үлгінің деректері бойынша бас жиынтықтың параметрлерін бағалау туралы біздің көзқарасымыз бізге бейнелерді қалпына келтіру кезінде де көмектеседі. Мұнда біз теңдеуде көрсетілген баесов әдісін пайдалана аламыз. Рас, априорлық ықтималдық үшін, мысалы, радионебтің әр түрлі карталарына біз қандай да бір деректерді алғанға дейін ыңғайлы өрнек таңдауда шектеу бар екенін байқаған жөн.

Егер түріндегі априорлық ықтималдық үшін өрнек жазылса, Мұнда S - картаның функциясы, - тіркелген тұрақты, онда ең жоғары апостериорлық ықтималды беретін жалғыз картаны бейнелеу үшін ең көп өрнектерді іздеу қажет . Мұнда S картасының функциясы ретінде оның энтропиясы пайдаланылады.

Мұнда бірінші тұрақты мүшесі, x2 соңғы картада өзінің статистикалық күтілетін мәніне картадағы санақ санына тең деп таңдалады.

MEM радиоастрономиясында жазықтықта (u, v)-"бос" (дәлірек айтқанда,ақпарат жоқ) толтыру үшін және осылайша бейнені құру үшін қолданылады.

MEM астрономиялық бейнелерді өңдеудің барлық жүйелеріне кіреді.

CLEAN. Басқа әдіс Хегбомды (1974) ұсынды, ол таза деп атады. Астроном үшін ең қажет жағдай, аппараттық -функцияға жақын. Алайда, шын мәнінде бұл болмайды. Радиобейне синтезі кезінде кеңістіктік жиіліктердің болмауы немесе (u,v)-жазықтықта тесіктердің болуы (интерферометрде базалардың болмауына сәйкес келеді) радиотелескоптың бағыт диаграммасында бүйірлік жапырақшалардың пайда болуына алып келеді. Бұл ретте бейнеде негізгі бейнені «ластайтын» тағы бірнеше әлсіз пікір береді. «Таза» картаны алу үшін жапырақшалардан құтылу керек.

Міндет келесідей. Mi(xi,yi)-ті табу керекпіз

мұнда ID(x,y) - лас карта, AD(x-xi, y-yi) - аппараттық функция, IR(x,y) - жарықтықтың қалған бөлінуі. Хегб ұсынған CLEAN рәсімі өте қарапайым көрінеді:

Шолулар. РАТАН-600 бақылауларды жүргізу кезінде зерттеудің үш негізгі бағытын бөліп көрсетуге болады: жеке зерттеу (мысалы, мониторинг), статистикалық (іріктеменің қасиеттерін зерттеу) және жаңа әсерлерді іздеу (фондық сәулелердің флуктуациясын қосу және іздеу). Объектілердің жалпы қасиеттері туралы ең толық ақпарат аспан шолуы бізге келеді. Енді шолуға байланысты кейбір мәселелерді қарастырайық.

Қандай пікірлер бар ? Шолуларды жіктеу:

Шолуларды шартты түрде келесідей жіктеуге болады:

Толқын ұзындығы бойынша:

gamma диапазоны: batse спутниктерінен Пікірлер, EGRET;

рентген толқындары: ROSAT спутниктерінен, Эйнштейн;

ультракүлгін диапазон: UV Explorer (IUE);

оптикалық: қажылық шолулар(Palomar Sky Survey I және II), фотометрлік және спектроскопиялық шолу SLOAN, FBS (Markarian), SBS және т. б.;

IC: IRAS спутнигінен барлық аспанға инфрақызыл шолу;

радио: VLA (NVSS, FIRST), Кэмбриджде (3C-8C), GB, РАТАН-600 және т. б. шолулар.

Бөлінетін объектілердің типі бойынша-бір морфологиялық кластағы объектілер, мысалы, бір кластағы жұлдыздар, квазар, радиогалактика немесе жалпы AGN.

Объектілерді бөлу тәсілі бойынша - автоматтандырылған селекция (объективті), ал «көз» селекциясы (субъективті). Біріншісі процеске субъективті араласуды болдырмайтын (немесе жоққа шығаратын) бақылау мен өңдеудің автоматты әдістеріне негізделген, екіншісі астрономдың тәжірибесіне негізделген және зерттеушінің өнерімен байланысты.

Алынған бақылау деректеріне шолу және талдау жүргізу нәтижесінде астрономиялық қоғамдастық объектілер каталогын және жарықтықты бөлу картасын алады. «Шолу» және «каталог» - әр түрлі терминдер. «Шолу» ұғымы белгілі бір әдістеме бойынша астрономиялық бақылауларды белгілеу үшін немесе ол жүргізілген аспан саласындағы жарықтың бөлінуін қамтитын деректер үшін қолданылады. «Каталог» ұғымы шолуды өңдеу кезінде алынған немесе басқа тізімдерден алынған нысандар тізімін белгілеу үшін қолданылады. Дегенмен, астрономиялық лексикада олар жиі араласады, өйткені статистикалық қасиеттер қатары бойынша қиылысады.

Кез келген шолудың негізгі мәселесі (және каталогты өңдеу нәтижесінде алынған) – толық шолу. Шолумен айналысатындар үшін негізгі сұрақтардың бірі-шолу сапасы болып табылады.

Нысандар атаулары. Біз шолу жүргізген кезде және каталогқа ашық нысандар енгізілген кезде, оларға атаулар беріледі.

Егер 90-шы жылға дейін ашық объектілерге атау байқаушының қалауы бойынша берілсе, қазіргі уақытта жағдай өзгерді.

Жинақ

аты

Пікір

NGC

NGC 2685

Каталогтағы нөмір

3C

3C 273

Каталогтағы нөмір

4C

4C+37.12

Шолу жолақтарының бірінің нөмірі

PKS

PKS 0430+052

Hhmm+dd(m/6) форматындағы В1950.0 дәуіріндегі координаталар)

WENSS

WNB1200.6+4448

ddmm B1950.0 дәуіріндегі координаталар hhmm(s/60)+ddmm

FIRST

FIRST J120329.5+443152

J2000.00 дәуіріндегі координаталар

5-кестеде шолулар жүргізілгеннен кейін дереккөздердің аттарын берудің әр түрлі нұсқалары келтірілген. Бірінші шолу үшін шолудағы нысандардың жай нөмірленуі қолданылды. 5000-ға жуық 4С каталогы үшін нысандардың жай нөмірленуі ыңғайсыз болды, және авторлар осы жолақтағы объектінің кезекті шолу жолағының және нөмірленуінің аттарын құрады. Бірақ алдағы уақытта мұндай белгіден бас тартуға тура келді.

Қазіргі уақытта объектілердің аттарын енгізу кезінде Халықаралық астрономиялық одақтың No 5 комиссиясының ұсынымдарын пайдаланады.

МАС ұсыныстары. МАС объектінің атауын белгілеудің келесі нысанын қабылдады:

Ахроним space реттілігі space (Сипаттама)

Атаудағы Ахроним және бірізділік маңызды спецификатор, автордың таңдауы бойынша пайдаланылады; өрістер саны сандық немесе табулденген деректерді дұрыс анықтау үшін электрондық каталогтарда көбірек болуы мүмкін.

Мұнда ahronim-ge3 таңбадан (мысалы, шолудың аты немесе бірінші авторлардың аттарынан жасалған аббревиатура) бірізділік бар. Бұл өрісте арнайы таңбаларды пайдалануға болмайды. Енгізілген ахроним бірегей болуы керек, яғни шатасудан аулақ болу үшін біреу енгізген ахронимді пайдалануға болмайды. Өте ұзын ахронимдерден аулақ болу керек. Бірізділік (немесе нөмірлеу) - каталог немесе коллекция ішіндегі көзді бір мәнді сәйкестендіретін алфавиттік-сандық жол (немесе тек сандық). Бұл каталог ішіндегі тізбектің нөмірі (мысалы, HD224801), өрістер комбинациясы болуы мүмкін. Ол сондай-ақ координаттарды пайдалана алады.

Соңғы жағдай үшін келесі ережелер қабылданды (мысал ретінде, олардың бір бөлігін ғана келтіреміз):