分类存档:坐井观天

天文数据的挑战

对arxiv文章0608638的译介

信息资源的爆炸式增长彻底改变了数据库管理分析的方法。数据处理的挑战几乎涵盖了所有的科学分支。当天文学开始用CCD取代了照相底板的时候,就走上了信息化的进程,来自于观测(数字化巡天)和模拟(比如宇宙结构形成、超新星爆发)的数据容量开始指数增长。现在全球的天文数据量已经达到了1PB,而且还在以2T/天的速度增长。数十TB的数据处理已经十分寻常,几PB的数据集很快就会出现。

天文社区为了应对这样的挑战引入了“虚拟天文台”(VO)的概念:这是一个基于网络的天文研究环境,将分散在各地的研究资源整合在一起,有着规范的海量数据存档、并提供高维的数据分析和计算工具。在虚拟天文社区中,像存档、标准、协议等数据管理方面的内容都已经有了显著的进展。但是在为这些庞大昂贵的数据库开发检索和分析工具,增加科学产出方面,进展缓慢。虽然有很多现成的数据挖掘工具和系统,但真能有效用于TB甚至PB级数据的却很少。高维统计和复杂度带来的挑战比数据量本身更大。工具的缺乏以及科学产出的不足阻碍了群体的进一步投入。这恐怕是eScience所面临的最严峻的问题。 继续阅读

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梅西耶资料集1.2

在PP3的诱惑下,为梅西耶中文镜像站制作了全新的中文星座示意图,为了突出梅西耶天体,采用wiki风格的默认设置,3.7等以上的亮星显示名称,亮于4.5等的用直径代表视亮度,4.5至7等仅显示位置,并添加了天球坐标,便于定位,现在这一部分页面应该终于有点用了,帮助文件重新打包,是为1.2版。点此下载
效果如下图所示(蓝色部分代表银河):

下面简单记一下流程,我用的是ferretl@smth做的包含GBK的TeXLive2007: 继续阅读

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皮埃尔·梅尚

这位天文学家其实在以前的文章中已经提到过几次,虽然都不是主角。毕竟有能力与机会做出开创性贡献的幸运儿是少数,绝大部分科学工作者要承担的都是同他一样铺垫和推进工作,现在借着汉化梅西耶资料的机会翻译出来,也算是对无数已淡出历史的前辈的一份纪念。关于他在经线测量方面的工作细节,已有《万物之尺》一书作详细介绍。本页面翻译自SEDS梅西耶资料站,完整译文发布在梅西耶资料中文站

皮埃尔-弗朗索瓦-安德烈 梅尚 Pierre François André Méchain于1744年8月16日出生在法国北部的拉昂(Laon), 他是建筑师皮埃尔-弗朗索瓦 梅尚(Pierre-François Méchain)和玛丽-玛格丽特 罗泽(Marie-Marguerite Roze)的儿子,他们本来希望他能子承父业。他在学院里学习了数学和物理,但由于经济困难不得不离开,在离巴黎50公里的地方给两个男孩当起了家庭老师。

后来他结识了”天文学(L’Astronomie)”的作者热罗姆·德拉朗德(Jérôme de Lalande),参与校对了该书第二版的部分章节。1772年,拉朗德为梅尚在凡尔赛(Versailles)的海军制图所(Depot of Maps and Charts of the Navy)谋得了一个水道测绘助理的工作。起初这只是个临时职位,梅尚仍要在外代课以贴补家用。到了1774年, 梅尚终于在海军部获得了一个计算员的固定职位。当时梅西耶在克鲁尼旅馆(Hotel de Cluny)的小天文台供职,和他隶属同一部门。这两位天文学家显然就是在这时熟识的。1777年梅尚和Barbe-Thérèse Marjou结婚,有两个儿子和一个女儿。

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莱曼alpha森林

1960年帕洛玛天文台的Mathews和Sandage用威尔逊山2.5米的Hooker望远镜(后期工作转移到48英寸的施密特望远镜上)检视3C射电星表,发现有些射电源似乎有对应的星体,而且光谱特征很奇怪,这激起了天文界极大的兴趣,很快就发现了更多的类似天体,在1963年M.Schmidt终于用帕洛玛山的5米海尔望远镜拍到了足够精细的光谱,算出了红移,确认那是一类全新天体,当时命名为QSRS(quasi-stellar radio source),现在已被归入类星体。

莱曼alpha吸收线示意图
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星表简介之二-星系团表

早在人们意识到“星云”可能不都在银河系内之前,就有人注意到有些“星云”喜欢聚集在一起,上文提到的梅西耶就是其中之一,但那时的认识水平还无法解释这样的分布特点,也许最简单的办法就是说服自己这只是巧合……
1948年口径5米的海尔望远镜落成仪式

十九世纪末,照相术的成熟使得天文学家们有了比眼睛更可靠的工具来观察天空,德国天文学家 Max Wolf (1863-1938)通过比对不同日期的天区照片,发现了两百多颗小行星和四个超新星,并在1901年意外地发现了后发座星系团……但是人们真正开始研究这些低表面亮度天体,还要等到半个世纪后更大望远镜的出现。

1948年当时世界上最大的反射望远镜——200吋的海尔(Hale)望远镜在帕洛玛(Palomar)山落成,48英寸的Samuel Oschin施密特望远镜落成,并在1950至1957年间完成了它著名的第一次巡天——帕洛玛天文台巡天(Palomar Observatory Sky Survey POSS),作为主要观测者之一的阿贝尔 George Ogden Abell (1927-83)根据对比度更高的红波段的结果编篡了一个包含2712个星系团的星系团表,1958年发表,作为他博士论文的一部分。但是仅凭星系在天球上的投影位置来判断它们是否属于同一个物理系统是十分困难的,需要给一些人为限制。Abell给出了如下的判据:

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室女座星系团

原始网页:http://seds.org/messier/more/virgo.html

这里要介绍的星系聚集体是离我们最近的大星系团,它是银河系附近已知的最大结构,也是宇宙间与我们小小的本星系群(Local group 包括银河系)有物理联系的最远天体。这个结构也是梅西耶的众多发现之一,他将其记录在条目M91之后(下面转引自 Kenneth Glyn Jones的著作):

室女座,特别是它北侧的部分,包含众多的星云。下面列出的13个星系都位于其中,即 49, 58, 59, 60, 61, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90 和 91。所有这些星云看上去都不含恒星,只有在晴朗夜晚的中天时分才能看到。其中大部分Mechain都曾给我指出过。

加上后来发现的M98、99及100,梅西耶在他的列表中一共编入了16个被他看作是“星云团块”的室女团成员星系。Pierre Méchain在1783年的一封信中提到他曾在这个天区看到过更多梅西耶没有见过的“星云”,但不幸的是,没有记录指出他当年看到的是哪些星系。

梅西耶绘制的室女座天区右侧的图像是梅西耶绘制的一张1779年彗星星图的局部,所有的16个梅西耶天体都标在上面。人们到20世纪二十年代才开始真正了解星系,而他这个发现是在1781年作出的,早了一个多世纪!而认识到它们是有物理联系的星系团还要经过漫长的探索。

这个有着2000个成员星系的室女团主宰了我们星系的邻近空间,它是本超团(Local Supercluster 也称作室女超团或者后发-室女超团)的物理中心,以它巨大的质量影响着全部这些星系和星系群(galaxy group),它减缓了宇宙膨胀所造成的星系逃逸速度,产生了向它运动的物质流(即所谓的Virgo-centric flow ),甚至许多星系都早晚要落入这个巨星系团之中,它也因此在不断变大。我们的本星系群也正以100—400km/s的速度向它运动。从目前获得的室女团的质量和速度数据来看,本星系群可能没有远到能够从室女团逃逸的地步,我们的退行会在未来的某刻中止,然后回落,并合,也许是被它吞噬……

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CMB的偶极性

三维偶极矩
宇宙微波背景辐射(CMB)有着近乎完美的黑体谱特征,也就是说弥散在空间中的原初光子有着相同的能量,但是从地球上、乃至宇宙中的任何一处并不能看到一个均匀的辐射图像。因为,我们在运动:地球以30km/s围绕太阳转动,太阳以220km/s围绕银河系中心转动,银河系在本星系群(Local Group)中受到仙女座大星系及众多小星系的拖拽,本星系群又属于室女座星系团(Virgo Cluster of Galaxies),而室女座星系团又被巨吸引子(Great Attractor)牵引……这个世界连真空都在膨胀!

考虑多普勒效应,与我们运动方向一致的光子频率将升高,波长变短,即颜色变蓝,反方向运动的则频率降低,颜色变红,这就形成了偶极(dipole)。将最后散射面上的光子速度投影在我们的运动方向上便得到了上面图像所显示的偶极CMB示意图,最蓝的位置即位观察者运动的方向。在垂直于运动方向的平面上观测到的光子频率不变,在此色表中正好为绿色,但并不说明光子颜色会变绿哦:)

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