Μέτρηση απόστασης στο διάστημα με χρήση της πύλης έρευνας σκοτεινής ενέργειας
Η μέτρηση της απόστασης είναι μια σημαντική πρόκληση στην αστρονομία. Ανάμεσα στην παράλλαξη των κοντινών αστεριών και την ερυθρή μετατόπιση των πιο μακρινών γαλαξιών, υπάρχουν πολλά βήματα. Με τη βιασύνη της Σκοτεινής Ενέργειας, αρκετές μεγάλες αστρονομικές έρευνες προσπαθούν να κατανοήσουν την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Το Dark Energy Survey (DES) μόλις ολοκλήρωσε τις παρατηρήσεις του τον περασμένο Ιανουάριο, καταγράφοντας εκατοντάδες εκατομμύρια γαλαξίες.
Η απόκτηση ακριβών μετρήσεων απόστασης ενός τόσο μεγάλου αριθμού γαλαξιών είναι ένα δύσκολο έργο. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, οι φωτομετρικές μετατοπίσεις στο κόκκινο (photo-z) έχουν χρησιμοποιηθεί σε μεγάλο βαθμό από την αστρονομική κοινότητα. Αν και λιγότερο ακριβείς από τους φασματοσκοπικούς, είναι φθηνότεροι και ταχύτεροι (σε σχέση με τον αριθμό των γαλαξιών που μετρώνται ανά χρόνο έκθεσης) και, ως εκ τούτου, επιτρέπουν στις παρατηρήσεις να υπερβαίνουν τα όρια αναλογίας σήματος προς θόρυβο των φασματοσκοπικών παρατηρήσεων.
Η πλήρης διαδικασία για την εκτίμηση των photo-z περιλαμβάνει πολλά βήματα. Πρώτον, απαιτεί τον χειρισμό μιας πληθώρας φασματοσκοπικών συνόλων δεδομένων για βαθμονόμηση, αντιστοίχιση μεταξύ των πηγών σε αυτά τα φασματοσκοπικά σύνολα δεδομένων και εκείνων στη φωτομετρική έρευνα, εκπαίδευση εμπειρικών αλγορίθμων (π.χ.:νευρωνικά δίκτυα και τυχαίο δάσος), επικύρωση αυτών των αλγορίθμων ( π.χ.:μεροληψία και διακύμανση) και, τέλος, μέτρηση των φωτογραφιών z για μεγάλα δείγματα.
Σε αυτήν την εργασία, εξετάζουμε τον τρόπο με τον οποίο η υποδομή της Πύλης Επιστήμης DES παρουσιάζεται ως λύση για τη σύνδεση όλων αυτών των βημάτων σε ένα σταθερό περιβάλλον, διασφαλίζοντας συνέπεια και έλεγχο προέλευσης. Το Portal είναι ένα εργαλείο που βασίζεται στον ιστό που συνδυάζει μια εφαρμογή Ιστού, ένα σύστημα ροής εργασιών, ένα σύμπλεγμα υπολογιστών και δύο βάσεις δεδομένων. Αναπτύχθηκε σε συνεργασία με τη χρήση GIT από μεγάλο αριθμό ανθρώπων της πληροφορικής και της επιστήμης γεωγραφικά διασκορπισμένοι σε ολόκληρη τη Βραζιλία. Έχουμε επίσης συνεισφορές από μέλη του DES σε πολλές άλλες χώρες μεταξύ των ιδρυμάτων που συμμετέχουν στο DES.
Η αλυσίδα των εργασιών που αναφέρονται παραπάνω εκτελείται στην Πύλη ως μια αρθρωτή ροή εργασίας όπου δημιουργούνται και καταναλώνονται ενδιάμεσα προϊόντα στην επόμενη φάση, όπως φαίνεται στο σχήμα (Εικόνα 1). Τα δεδομένα, που αντιπροσωπεύονται από κίτρινους κυλίνδρους, ρέουν μέσω αγωγών (με πράσινο), οι οποίοι είναι αυτοσυνεπείς μπλοκ που μπορούν να αποτελούνται από ένα ή περισσότερα ανεξάρτητα στοιχεία (λευκά κουτιά). Για εργασίες έντασης δεδομένων, όπως ο υπολογισμός των photo-z για μεγάλα δείγματα, αυτά τα στοιχεία εκτελούνται παράλληλα σε ένα σύμπλεγμα υπολογιστών (στοιχεία που οριοθετούνται από τη διακεκομμένη γραμμή).
Χρησιμοποιούμε δεδομένα από την εσωτερική έκδοση του DES Y1 για ενδεικτικά παραδείγματα λειτουργίας της αλυσίδας αγωγών που σχετίζονται με το photo-z στην Πύλη. Αυτοί οι αγωγοί αποτελούν μέρος μιας μεγαλύτερης ομάδας που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία καταλόγων που είναι έτοιμοι για επιστήμη (Εικόνα 2) και συνδέονται απευθείας με τις Επιστημονικές Ροές Εργασίας (βλ. Fausti et al. 2018 για περισσότερες λεπτομέρειες). Εξερευνούμε διαφορετικές διαμορφώσεις παραλληλοποίησης χρησιμοποιώντας έναν αλγόριθμο photo-z ως παράδειγμα. Μελετάμε πώς η διάρκεια της εκτέλεσης εξαρτάται από το μέγεθος του κομματιού δεδομένων που αναλύεται από τον κόμβο υπολογιστή, προβλέποντας τις βέλτιστες επιλογές για εκτέλεση σε μελλοντικές εκδόσεις δεδομένων DES.
Η Πύλη είναι μια χρήσιμη πλατφόρμα για μακροπρόθεσμα έργα που περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό συνεργατών και απαιτούν ανάλυση μεγάλου όγκου δεδομένων, διατήρηση κρίσιμων πληροφοριών (στοιχεία εισόδου, έκδοση κώδικα, παράμετροι διαμόρφωσης, αρχεία εξόδου και αποτελέσματα) για διαδικασίες που εκτελούνται εντός το πλαίσιο του που μπορεί να ανακτηθεί ανά πάσα στιγμή. Είναι ένα ισχυρό εργαλείο στην εποχή των έργων όπως το LSST, μεταξύ άλλων.
