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【中国科技网】为宇宙中星系做“人口普查”,我国科研人员给出新算法

2022-05-18 16:27   来源:中国科技报   作者:俞慧友   点击:

科技日报记者 俞慧友

5月17日,记者从湖南师范大学获悉,该校袁尊理教授团队日前和澳大利亚莫纳什大学数学研究人员合作,提出了天文学研究领域的一种全新非参数光度函数计算方法。相较经典非参数方法,在计算精度和稳定性上都获得显著提升。这一结果,日前发表在美国天文学会会刊《天体物理学杂志·系列增刊》上。

现代天文学研究中,统计星系的光度函数是一项基础和重要的工作,这一工作也被形象的誉为给宇宙中的星系做“人口普查”。据悉,星系的发光能力(即光度或绝对星等)是“普查”重点,光度函数描述不同光度星系在宇宙中分布情况的统计量。

袁尊理介绍,在实际操作中,除要尽可能获得完备的星系样本,科研人员还需采用精密的统计方法,充分考虑各种复杂的选择效应,最终才能获得可靠的光度函数估计。通常,计算光度函数分参数和非参数两种方法。参数方法需要假设光度函数形式,而非参数方法不依赖于模型和假设,故具有独特价值。然而,目前最流行的非参数方法因其数学原理上的局限,难以满足“精确宇宙学时代”对计算光度函数的高要求。

对此,袁尊理团队基于统计学中的核密度估计(KDE)原理,全新提出了一种普适的、估计光度函数的非参数方法(简称KDE方法),显著提高了统计的精度和稳定性。同时,为便于新方法的应用,他们还开发了“kdeLF”开源Python程序包,用户只需提供样本的几个关键参数,就可以调用kdeLF包完成光度函数的计算、画图等操作,简单易用。袁尊理称,下一步团队拟将新方法应用于牛津大学领衔的MIGHTEE射电巡天数据,用于精确估计射电源光度函数,进一步揭示射电星系的宇宙学演化规律。

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