Kandidatstuderende BADASS-kode har astronomiske fordele

Et kursus i astrostatistik University of California, Riverside, kandidatstuderende Remington O. Sexton for tre år siden lærte ham teknikker, der førte ham til at udvikle fri, open source-kode til gavn for astronomer overalt.

Kaldet BADASS, som står for Bayesian AGN Decomposition Analysis for SDSS Spectra, koden i sin nuværende form passer til astronomiske spektre af aktive galaktiske kerner, eller AGN'er, fra Sloan Digital Sky Survey, eller SDSS, ved hjælp af avancerede statistiske metoder.

"Koden er unik ved, at den endelig giver astronomer mulighed for at tilpasse stjernernes stjernebevægelser samtidigt med mange andre komponenter, er skrevet i det populære programmeringssprog Python, og er alsidig nok til at passe ikke kun AGN'er, men også normale galakser, " sagde Sexton, som fik sin doktorgrad i fysik og astronomi i september 2020.

Sextons banebrydende arbejde er offentliggjort i januar 2021-udgaven af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

AGN er det generelle udtryk, der bruges til at beskrive et supermassivt sort hul i midten af ​​en galakse, der aktivt ophober materiale, normalt i form af interstellar gas, ved at bruge sin stærke tyngdekraftspåvirkning. AGN'er er almindelige; men ikke alle galakser har dem i deres centre. Hver galakse centrum antages, imidlertid, at have et supermassivt sort hul. Normale galakser, såsom Mælkevejen, mangler aktivt opbyggende sorte huller.

Forskellige himmellegemer producerer forskellige typer spektre. Et objekts spektrum hjælper astronomer med at identificere, hvilken type objekt det er. Lys fra et himmellegeme uden mellemliggende stof producerer et spektrum, der fremstår som et kontinuum. En udfordring inden for astronomi har været at adskille bidraget fra stjernelys og bidraget fra AGN-lys fra hinanden i galaksens hovedspektrale kontinuum.

"Udfordringen er at adskille de to fra hinanden, det er, isolering af stjernekomponenten fra AGN-lysbidraget, " sagde Sexton. "Udover at være alsidig nok til at passe til mange slags astronomiske objekter, som mange koder ikke er designet til, BADASS passer samtidig til stjernernes kinematik samtidig med alle andre komponenter i spektrene. Koder brugte tidligere en to-trins proces med at tilpasse stjernernes kinematik og andre komponenter uafhængigt. Men dette kan introducere skævheder eller usikkerheder. Den bedste måde at udføre spektral nedbrydning på er at passe alle komponenter samtidigt. Det er, hvad BADASS gør."

Sexton designet BADASS også til at detektere og tilpasse ioniseret gasudstrømning, der typisk ses i optiske emissionslinjer, og er den første til at inkorporere et sæt specifikke kriterier for deres detektion. Udstrømning af ioniseret gas refererer til bulkbevægelsen af ​​interstellar gas, der er i stand til at undslippe gravitationspåvirkningen fra dens værtsgalakse og sorthullet.

"Ioniseret gasudstrømning er blevet et varmt emne i det sidste årti og kunne forklare, hvordan supermassive sorte huller og galakser udvikler sig sammen over kosmisk tid, " sagde medforfatter Gabriela Canalizo, en professor i fysik og astronomi ved UC Riverside og Sextons doktorgradsrådgiver.

I øjeblikket, BADASS bruges kun til at passe til AGN-objekter. Sexton understregede, imidlertid, at koden er alsidig, let at bruge, og kan passe til andre objekter såsom normale galakser.

"BADASS kan bruges til at tilpasse normale ikke-AGN-værtsgalakser, og endda individuelle stjerner, " sagde han. "I øjeblikket, dets brug er udelukkende til astronomiske spektre, men den statistiske ramme BADASS er bygget på kan generaliseres til enhver form for spektroskopi. Det gør det ekstraordinært alsidigt og nyttigt."

En motivation, Sexton havde til at udvikle BADASS, var at udfase behovet for proprietær software - IDL-programmeringssprog - og erstatte det med et gratis open source-sprog såsom Python.

"Nu kan alle downloade BADASS gratis og bruge det, " sagde han. "Det er klar til at blive kørt, så længe du kan installere Python og alle de pakker, det kræver. Fordi denne kode også kan detektere og tilpasse ioniseret gasudstrømning i optiske spektre, det kunne i høj grad hjælpe med den øgede interesse for astronomi nu i at studere ioniseret gasudstrømning ved at skabe større prøver til analyse."