發(fā)布時間：2020-02-24 22:40

【摘要】：本學位論文主要包括三個方面的研究：重子聲波振蕩的紅移畸變效應、星系大尺度紅移巡天樣本的選取、虛擬天文臺環(huán)境下異地異構天文數(shù)據(jù)聯(lián)合訪問系統(tǒng)的任務調(diào)度研究。前二者屬于天文學的科學理論研究,而后者旨在創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)密集型網(wǎng)絡化天文研究平臺,屬于信息技術與天文數(shù)據(jù)交叉領域的研究。 紅移畸變是一種觀測效應,由于星系的本動速度,導致求算距離存在偏差,距離上的偏差將直接影響星系的成團性。在大尺度上紅移畸變呈現(xiàn)一種壓扁的線性效應,而在小尺度上它卻呈現(xiàn)一種翻轉(zhuǎn)拉伸的非線性效應。這兩種效應在星系的兩點相關函數(shù)上可以清晰看到。關于這兩種效應如何影響大尺度結構的觀測,特別是重子聲波振蕩,論文分別從解析理論、模擬和實測三個角度展開研究,并對模擬和實測結果進行了對比分析。、首先從紅移畸變的線性理論出發(fā),分別求算了視線方向、垂直視線方向以及全角平均上的相關函數(shù),并且推算了三維、二維以及一維情況下相關函數(shù)的協(xié)方差。解析研究表明：在視線方向上,紅移畸變的線性效應對重子聲波的峰值信號有一種銳化放大效應,但同時畸變效應會將視線方向上的相關函數(shù)推向負值區(qū)域。在遠離視線的方向上這種銳化放大效應有消弱的趨勢,在垂直視線方向上銳化放大的效應最弱,同時將相關函數(shù)推向更高的正值區(qū)。由此可見,紅移畸變的線性效應有利于測量視線方向上的重子聲波振蕩。接著本文通過兩種模擬樣本的分析對解析理論上的發(fā)現(xiàn)進行了驗證,一種樣本是Millennium模擬(簡稱MS),它的體積較小(尺寸為500Mpc/h),但分辨率較高(大約2Mpc/h的分辨率)。另外一種樣本是一套基于particle-mesh(簡稱PM)算法生成的100個暗物質(zhì)模擬樣本,這種樣本的體積較大(尺寸為1024Mpc/h),但分辨率較低(約4Mpc/h的分辨率)。對于這兩種模擬樣本,本文利用切片的方法,分別求算出了它們在實空間和紅移空間兩種情況下的二維相關函數(shù)。對比發(fā)現(xiàn),紅移畸變的線性效應的確銳化重子聲波振蕩的峰值信號,而紅移畸變的非線性效應會模糊相關函數(shù)上的結構特征,甚至在遠離視線方向也是如此。這意味著有效地消除紅移畸變的非線性效應,對BAO的測量非常重要。從誤差上來看,視線方向上的相關函數(shù)相對全角平均情況下誤差略微變小。最后對SDSS DR7的主星系樣本(MGS)的觀測數(shù)據(jù)進行了分析,將該實測樣本分割成660個厚2.5度的切片,通過分析二維相關函數(shù),我們在視線方向上探測到了明顯的峰值信號。通過Mexican-hat小波變換估算出該信號的顯著水平(significance)約為4.0σ。然而在大約170Mpc/h的地方同時出現(xiàn)了一個明顯的意外峰值信號,研究發(fā)現(xiàn)該峰值信號來自于含有"Great Wall"高密度區(qū),通過剔除"Great Wall"可以有效消除該意外的峰值信號。 宇宙大尺度結構的成團性分析誤差反比于巡天體積的平方根。要獲得更精確的信號必須拓展更大更深的巡天,我國建造的4米級光纖光譜望遠鏡LAMOST的河外星系巡天就是這樣一種紅移巡天。LAMOST在進行正式巡天之前,需要根據(jù)科學目標挑選出巡天樣本。本文第二部分主要研究LAMOST星系巡天的特色星系選源的問題。目前普遍認為研究大尺度結構有兩種理想的探針,分別為亮紅星系和發(fā)射線星系。本文分別從4000A的跳變和912A的Lyman跳變兩種技術出發(fā),詳細討論了根據(jù)顏色和流量限制來挑選高紅移亮紅星系和發(fā)射線星系的方法,并根據(jù)這些方法為LAMOST挑選了幾種測試樣本。通過對Hubble分類中的七類星系進行大量光譜合成模擬發(fā)現(xiàn),星系隨著年齡的增長,光譜上4000A的跳變會越來越明顯,912A的Lyman跳變越來越弱,在E型或S0型(兩類星系SED非常接近)Lyman跳變最弱；相反,隨著年齡的減小,Lyman跳變越來越強,4000A跳變越來越弱,Im型星系的Lyman跳變最強,但是其4000A的跳變尚清晰可見。根據(jù)上述的結論,年老的亮紅星系的選擇,4000A的跳變技術是一種有效的方法,Lyman跳變技術幾乎不可用；而對于高紅移的發(fā)射線星系,Lyman跳變技術是一種有效的方法,但對于0.5z1.0的發(fā)射線星系的選擇,Lyman跳變技術必須基于UV波段的測光數(shù)據(jù),地面上的望遠鏡無法提供UV波段的數(shù)據(jù),只能通過太空望遠鏡獲取,代價較高。在Lyman跳變技術無法使用的情況下,如沒有UV波段的數(shù)據(jù)時,4000A跳變也可以作為挑選發(fā)射線星系的方法。 多波段上望遠鏡口徑的不斷提升、CCD和光纖技術的普遍應用將全球的天文事業(yè)帶入了數(shù)據(jù)富裕的時代。然而,天文信息爆炸式的增長又為數(shù)據(jù)的存儲、訪問、計算等能力不斷帶來新的挑戰(zhàn)。虛擬天文臺是順乎時代要求而被提出的,它嘗試基于先進的IT技術將全球的數(shù)據(jù)資源和計算資源無縫透明地匯聚于天文學家的指尖。異地異構海量數(shù)據(jù)的聯(lián)合訪問是虛擬天文臺近年來的核心問題之一。為解決該問題,中國虛擬天文臺團隊自己設計并開發(fā)出了一套數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)(簡稱VO-DAS),該系統(tǒng)是一個由多個模塊組合而成的復雜系統(tǒng)。本人主要參與了VO-DAS任務調(diào)度的設計與實現(xiàn)工作,論文第三個主題圍繞該工作展開研究。分別討論了基于WSRF的任務調(diào)度邏輯、Session機制、生命周期的控制等問題。反復試驗表明,WSRF框架可以有效實現(xiàn)VO-DAS的任務調(diào)度需求。論文最后還對VO-DAS將來功能擴展問題做了詳細的討論,主要提供了三種方法,每種方法各有自己的優(yōu)點和缺點,最后我們認為根據(jù)不同的功能,采用不同的方法是一種最佳的功能擴展方案。
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：P152

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本文編號：2582549