Международная виртуальная обсерватория

МЕЖДУНАРОДНАЯ ВИРТУАЛЬНАЯ
ОБСЕРВАТОРИЯ
Малков О.Ю.
Центр астрономических данных (ИНАСАН, Москва)
http://www.inasan.rssi.ru/rus/cad
ВАК-2004
1
План доклада
•
•
•
•
•
История возникновения ВО
Функции ВО
Научные результаты ВО
Технологии
Российская виртуальная
обсерватория
ВАК-2004
2
Что такое виртуальная
обсерватория?
• ВО – наблюдение виртуального неба
виртуальным телескопом
• Генеральная задача ВО – доставлять
данные, полученные когда-либо, с
любого телескопа в мире на любой
компьютер в любое время
ВАК-2004
3
Виртуальная обсерватория
включает в себя
• астрономические данные (в виде
архивов космических и наземных
телескопов, каталогов, баз данных);
• средства поиска, доступа к данным и
их обработки;
• научные приложения результатов
работы с данными.
ВАК-2004
4
Специфика астрономических данных
• Предмет исследования – объекты
– самые удаленные (13 млрд. световых лет)
– самые многочисленные (или, наоборот, уникальные)
– имеющие десятки наименований (Сириус имеет 54
идентификатора, Вега – 45)
• Астрономические явления переменны;
данные не обесцениваются. Физики и
астрономы производят массу измерений:
физики отбрасывают большинство,
астрономы используют их все и их
комбинации
ВАК-2004
5
Астрономические каталоги
• 1970 год: 20 каталогов из 4 обсерваторий
• 2004 год: 5500 каталогов
ВАК-2004
6
Прогресс в области ИТ за минувшее
десятилетие
• тысячекратное увеличение скорости вычислений
• значительное удешевление вычислений и
передачи (в т.ч. и во времени) данных: жесткая
память подешевела в 1000 раз; сейчас 1$ = 1Gb на
диске = 10Mb передачи по FTP = 1 день
вычислений
• появление многочисленных сайтов, содержащих
большие архивы
• появление высокоскоростных сетей
ВАК-2004
7
Прогресс в астрономии
• Значительное увеличение наблюдательных
возможностей
– общая площадь зеркал (в кв.метрах) телескопов мира
(трехметровых и крупнее) увеличилась в 30 раз за
последние 25 лет
– космические миссии
• Лавинообразный рост наблюдательных данных
– терабайтные (а скоро – петабайтные) обзоры неба в
широком диапазоне длин волн
– миллиарды регистрируемых объектов, сотни
измеряемых параметров для каждого объекта
– и общий объем астрономических архивов, и их
количество ежегодно удваивается
ВАК-2004
8
Астрономические данные сегодня
Большие оцифрованные обзоры неба
становятся основным источником
астрономических данных: примерно
1Tb на все небо / в одну эпоху / в
одном спектральном диапазоне
(геном человека < 1Gb, библиотека
конгресса США – 20Tb)
ВАК-2004
9
Астрономия изменяется
• В ближайшее время станет
существенно проще загрузить на
компьютер оцифрованный участок
неба, чем месяцами ожидать доступа к
телескопу
• Теория не успевает за наблюдениями
(раньше было наоборот)
ВАК-2004
10
Вопросы к астрономам и
финансирующим организациям
• Как глобальные астрономические
исследовательские проекты смогут
управлять объемами данных и
удовлетворять вычислительным
требованиям, необходимым для
выполнения передовых научных
программ?
ВАК-2004
11
Вопросы к астрономам и
финансирующим организациям
• Как распределенные команды
исследователей смогут совместно
использовать данные, полученные на
многочисленных новых инструментах,
а также общие ресурсы?
ВАК-2004
12
Вопросы к астрономам и
финансирующим организациям
• Как новые обсерватории смогут
обеспечить максимальный научный
выход, чтобы оправдать
необходимые для их создания
затраты?
ВАК-2004
13
Виртуальные обсерватории
• 2000 г. – первые проекты (США,
Европа)
• Конец 2001 г. – Российская
виртуальная обсерватория (решение
Научного совета по астрономии РАН)
• Лето 2002 г. – образование Альянса
«Международная виртуальная
обсерватория»
• 2003 г. – демонстрация возможностей
первых прототипов ВО
ВАК-2004
14
ВАК-2004
15
Основные функции
виртуальной обсерватории
• Создание фонда существующих и планируемых
ключевых национальных ресурсов и баз данных;
создание среды, связывающей наблюдательные архивы
• Функционирование в качестве связующего звена между
Альянсом МВО и национальным астрономическим
сообществом
• Вклад в разработку стандартных интерфейсов доступа
к данным и процесса их анализа
• Производство астрономических данных
• Создание ВО-прототипов, демонстрирующих поиск,
изучение и доступ к распределенным источникам
астрономических данных различных классов
ВАК-2004
16
Научные задачи, решаемые
виртуальной обсерваторией
• систематическое изучение пространства
наблюдаемых параметров
• поиск редких или неизвестных объектов и
явлений
• изучение «Вселенной низкой яркости»
• анализ временных рядов
• сравнение результатов численного
моделирования с большими наборами
данных.
ВАК-2004
17
Панхроматический подход к
изучению вселенной
Крабовидная
туманность в
различных
спектральных
диапазонах
(комбинированное
изображение)
ВАК-2004
18
Временные ряды
Слабые, непродолжительные транзиентные
события
ВАК-2004
19
Поиск кандидатов в
коричневые карлики
• Показывают красные (i-z) цвета в SDSS и
голубые (J-Ks) цвета в 2MASS
• Демонстрация прототипа NVO привела к
открытию новых кандидатов в коричневые
карлики. На поиск ушло две минуты
(вместо недель или месяцев).
• Впоследствии результат был подтвержден
спектроскопическими наблюдениями на
крупнейшей наземной обсерватории Keck.
ВАК-2004
20
ВАК-2004
21
Поиск квазаров второго типа
• Очень красные источники рентгеновского
излучения
• Padovani et al. (AVO), комбинируя
информацию с VLT, HST и Chandra,
открыли 30 квазаров второго типа (ранее
было известно 9 таких объектов)
ESO Press Release 14/04 (28 May 2004), A&A,
accepted
ВАК-2004
22
ВАК-2004
23
Направления работы для центров
данных и разработчиков ПО
• Разработка стандартов и протоколов, их
международное согласование.
• Создание «соединяющих» компонентов: портал,
реестр, поток данных, распознавание
пользователей, виртуальное хранилище и пр.
• Предоставление ресурсов данных.
• Создание механизмов для научной обработки
данных.
• Установка и сопровождение реестров ресурсов и
систем поддержки пользователей.
ВАК-2004
24
IVOA working groups
•
•
•
•
•
•
•
•
Data access layer
Data modeling
Grid & Web services
Resource metadata / Registry
Standardization process
Unified content descriptors
VO query language
VOTable / XML
ВАК-2004
25
Рабочие группы
• Registries. Реестры («желтые страницы»). Сбор и
организация метаданных о ресурсах данных и
информационных службах.
• Unified Content Descriptors. Единые описатели содержания
(формальный словарь для астрономических данных).
Придание семантического смысла большой коллекции
астрономических каталогов и таблиц (десятки тысяч
наименований параметров, 1500 из них уникальных, 250
различных наименований для V-величины).
• VOTable. ВО-таблица (XML стандарт для представления
табулированных ВО данных). Протоколы, разрабатываемые
для уровня доступа к данным, возвращают результат в виде
ВО-таблицы.
ВАК-2004
26
Data access layer. Уровень
доступа к данным
• Разработан Simple Image Access Prototype
(SIAP) – стандартный протокол для
выборки данных из хранилища
изображений, по специфицированным
пользователем критериям. Ответ
предоставляется в форме VOTable.
• Simple Spectral Access (SSA) – протокол
для доступа к спектрам – еще не является
ВО-стандартом, но уже успешно
применяется в ISO/XMM/IUE архивах.
ВАК-2004
27
Пример использования SIAP: INES
• To know the input parameters supported by the system as well as the
columns it will return:
• http://sdc.laeff.esa.es/ines/jsp/siap.jsp?FORMAT=metadata
• Query by position (RA=336.5228 , DEC=-48.43854 , radius = 0.2) :
• http://sdc.laeff.esa.es/ines/jsp/siap.jsp?POS=336.5228,-48.43854&SIZE=0.2
• Query by object:
• http://sdc.laeff.esa.es/ines/jsp/siap.jsp?OBJECT=HD142666
• Query by date range:
• http://sdc.laeff.esa.es/ines/jsp/siap.jsp?DATE=1996-09-26,1996-09-27
• Query by instrumental configuration:
• http://sdc.laeff.esa.es/ines/jsp/siap.jsp?CAMERA=LWP&DISPERSION=HIG
H&APERTURE=LARGE
ВАК-2004
28
IVOA interest groups
•
•
•
•
•
•
Systems architecture
Applications
Network discussion
Radio astronomy
Knowledge engineering
VO theory
ВАК-2004
29
Финансирование
• МВО: $25 миллионов на первые 3-5 лет
• Subaru (один из крупнейших наземных
телескопов, 8.3 м): $377 миллионов
(наблюдательная ночь на таком телескопе
стоит около $50 тысяч)
• Galileo (14-летняя миссия к Юпитеру,
закончилась 21 сентября 2003): $1.5
миллиарда
• HST (крупнейший космический телескоп):
$6 миллиардов на период 1989-2010
ВАК-2004
30
Российская виртуальная
обсерватория
• Обеспечить российских астрономов удобным доступом к
мировым астрономическим ресурсам.
– Зеркалирование популярных зарубежных ресурсов
данных.
– Создание электронного справочника (коллекции) по
основным мировым астрономическим Интернет ресурсам.
• Объединить российские астрономические данные и
интегрировать их в международную виртуальную
обсерваторию.
– Создание списка основных российских астрономических
Интернет ресурсов. Создание реестра.
– Оцифровка стеклянных библиотек (и, в первую очередь,
соответствующих журналов наблюдений).
ВАК-2004
31
Зеркала
ADS (Astrophysics Data System) – крупнейшая
астрономическая электронная библиотека,
объединяющая 4 библиографические базы данных
(астрономия и науки о планетах, физика и
геофизика, космические инструменты, астрон.
препринты). Около 3.6 млн. записей.
VizieR – наиболее полная база данных
астрономических каталогов и таблиц данных. В
настоящее время содержит около 3500 каталогов,
также включает в себя каталоги, доступные по FTP, и
словарь обозначений небесных объектов.
INES – система обработки и распространения
данных архива, содержащего более 110000 спектров
для ~9600 объектов, полученных за время
выполнения миссии IUE.
ВАК-2004
32
Internet Resources in Astronomy
коллекция ссылок на астрономические ресурсы
• Многоуровенная схема классификации,
базирующаяся на стандартах IVOA.
• Двуязычное описание.
• Рейтинг.
ВАК-2004
33
Resource metadata (with example)
• Identity metadata
– Title: Optical Gravitational Lensing Experiment
– Short name: OGLE
– Identifier: www.astro.princeton.edu/~ogle
• Curation metadata
– Publisher: Udalski+, Warsaw+Princeton
– Date: updated regularly
• Content metadata
– Subject: low-luminosity objects, variable stars
– Type: observational project site
– Spectral coverage: optical
ВАК-2004
34
Астрономические ресурсы России
ВАК-2004
35
Оцифровка стеклянных
библиотек
• Российские астрономические учреждения
(и ряд обсерваторий бывшего СССР)
участвуют в международном проекте по
оцифровке стеклянных библиотек (в
сотрудничестве с Софийским центром
данных.
• Приобретено два сканера Epson
Expression 1640XL, аналогичных
используемым в Болгарии, Венгрии и
Германии, которые позволяют сканировать
пластинки размером до 30x30 см.
ВАК-2004
36
Определение фундаментальных
параметров звезд
• Подготовка машиночитаемых англоязычных
версий российских каталогов двойных звезд
(М.А.Свечников с соавторами).
• Создание информационной системы по
двойным звездам и интеграция ее в
Безансонскую базу данных двойных звезд
(BDB).
Malkov et al., 2004, in Proc. ADASS XIII, eds. F.
Ochsenbein, M. G. Allen, D. Egret, Strasbourg,
ASP Conf. Ser., in press.
ВАК-2004
37
Создание трехмерной карты
галактического межзвездного
поглощения
• Кросс-идентификация звезд в современных
больших фотометрических обзорах.
• Вычисление межзвездного поглощения (а также
спектральных типов и расстояний) из многоцветной
фотометрии.
• Инкорпорация будущих многоцветных обзоров.
Malkov, 2003, in Proc. International Conference,
Photometry: Past, Present, Future, eds. J. Sudzius, V.
Straizys, A.G. Davis Philip, Vilnius, Baltic Astronomy,
12, 514.
ВАК-2004
38
ВАК-2004
39
http://www.inasan.rssi.ru/eng/rvo
ВАК-2004
40