VO 概論

国立天文台天文データセンター
白崎 裕治

内容
 天文データベースの現状
 直面しつつある問題点とその解決策

 バーチャル天文台 (VO) 天文データ共有の仕組み
 VO サービス・デスクトップアプリの紹介

 VO を利用した研究成果の紹介

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VO講習会２０１２秋

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天文データの爆発的増加

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3急増する天文データ


天文データは 1年半毎に倍増• CPU の計算性能は18カ月で2倍• I/O 性能の向上率は 10%/年• 並列 I/O・計算技術は必須• データ移動を極力避ける解析システム



望遠鏡・観測装置の大型化、高機能化• 高品質なデータ、取得のコストの増大  科学成果の最大化• 取得したデータを速やかに解析できる環境の構築• 研究者間で共有できる仕組みづくり

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すばる望遠鏡
世界最大級の光赤外線望遠鏡
 アメリカ・ハワイ島 マウナ・ケア山山頂（標高4,205m）
 口径 ８.２m
 共同利用装置
 国立天文台が運用


年間３TBの観測データを取得し公開
 HSC 稼働後は30TB/年 へと急増の予定

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ALMA 望遠鏡


南米チリで観測を開始した電波望遠鏡



日・米・欧・台湾による国際プロジェクト



年間 200 TB のデータを生成

一つの観測
2.5 TB/year
データセットが 1TB を超えることも「Credit: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)」
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6http://ja.wikipedia.org/wi
ki/ファイル:Spectre.svg
を改変

稼働中の主要な望遠鏡 (国内)
ガンマ線

X線

紫外線

可視光

赤外線

すばる

電波

野辺山45m電波
望遠鏡

すざく
あかり
ASTE

MAXI

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ひのでVO講習会２０１２秋

ALMA7http://ja.wikipedia.org/wi
ki/ファイル:Spectre.svg
を改変

稼働中の主要な望遠鏡 (海外)
ガンマ線

X線

紫外線

チャンドラ

可視光

赤外線

電波

ハッブル ハーシェル
宇宙望遠鏡
超大型干渉電波望遠鏡群(VLA)

フェルミ
GALEX
ジェミニニュートン

大型ミリ波望遠鏡
スピッツァー (LMT)
宇宙望遠鏡

スイフト

VLT
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問題点１ : 分散データ
アーカイブへのアクセス

猫の手も借りたい

データベースアクセスインターフェイスの共通化
データ取得を自動化
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サービスのメタデータ DB

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教育用教材としても利用可問題点2 : 巨大観測データの処理 データアーカイブからのダウンロード困難
 大容量ディスク＋並列計算システムが必要
 生データのリダクションは装置毎に異なりラーニング

コストが高いManual（Instr.A）

Manual（Instr.B）

Software for instr. A

Manual（Instr.
C）
Downloadby handSubaru Telescope
Data Archive（10TB）

Software for instr. B
Software for instr. C
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解決策: データと計算資源の集約化
 解析機能付きデータアーカイブ
 データ移動のコスト最小化。
 並列計算機システムを独自に持つ必要がない。
 リダクションソフトの管理を一元化。過去バージョンのソフトによる再リダクションをサポート。

 請求の多い処理済みデータはアーカイブに蓄積。同

じリダクションを繰り返さない。

4. 処理済みデータ

1. データ請求

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Data Archive
3. 処理済みデータ
2. データ処理の実行要求
またはアーカイブから処Portal Service
理済みデータを取得
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バーチャル天文台

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バーチャル天文台とは？
天文データベースの公開方式の国際標準を定義することにより、より高度なネットワーク経由でのデータ共有を可能にし、効率的な研究の支援をするシステム
データサービス
SDSS2MASS

Subaru

HST

解析サービス…

アプリケーション

Web ポータル

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International Virtual Observatory Alliance• 2002年に結成• 世界各国 19 VO プロジェクトが参加• 天文データの共有をより効率的に行うための標準仕様
策定団体• VO標準に対応したアプリケーションの開発などもhttp://www.ivoa.net/

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VO architecture
VOVO

サービス
メタ
デー
タに関する
規
約参照

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参照

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サー
ビスの実
装に関する
規
約15

データサービスの公開と利用の仕組み
SearchableRegistry② メタデータ収集

Registry の Registry

Metadata① メタデータ登録
Analysis
ServiceOAI-PMH
SOAP/WS

Publishing
Registry

Data
Service2012/9/27③ サービスの発見

Storage
Service

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バーチャル天文台サイト

Canada VO

China VO

世界中の10,000を超えるデータセットにアクセス可能。

http://jvo.nao.ac.jp/portal/
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バーチャル天文台サービス・アプリ
ポータルサービス

デスクトップアプリ

コマンドラインツール• JVO portal• Aladin• JC client• TOPCAT• STILTS• Specview• ...

• Datascope• Open SkyQuery• VOSED• VOSA• SkyView• WCSFixer• ...

• VOSpec• VOPlot• VOStat• VOConvert• Montage• SPLAT• VODesktop• ...

http://wiki.ivoa.net/twiki/bin/view/IVOA/IvoaApplications
http://www.euro-vo.org/pub/fc/software.html
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VO講習会２０１２秋18

Datascope

http://www.usvao.org/science-tools-services/vao-tools-services-data-discovery-tool/

全VOサービスに対し、指定された領域のデータ検索を並列実行

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Aladinhttp://aladin.u-strasbg.fr/aladin.gml

 フランス ストラスブルグ天文データセンター (CDS) 画像データ、カタログデータを取得し表示。
ローカルファイル

Aladin 画像・カタログサーバー

VO サービス

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Topcathttp://www.starlink.ac.uk/topcat/

 イギリス Starlink プロ
ジェクト (現在は Joint
Astronomy Center が開発を支援) 様々な種類のプロット
 データはローカルファイルからロードする他、VOサービスからも取得可能。
 複数カタログのクロスマッチ機能など。

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SAMP によるアプリケーション間連携
 Simple Application
Messaging Protocol アプリケーション間の通信規約
 ハブを介してデータのやり取りやアクションの実行

http://www.eso.org/sci/php/meetings/adass2011/Slides/PDF/All/ADASS_XXI_O26_Taylor.pdf

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Hub22

JVO portal の開発

http://jvo.nao.ac.jp/portal

 Web ベースの天文データ検索・解析システム
 開発体制 (設計・開発の実務者)
国立天文台 (3名) 、 富士通 (1名)、 セック (1名)

開発ターゲット

二つの柱

1. 汎用的な機能が簡単に利用できるシステム
よく利用される機能を幅広く網羅 (c.f. 海外では機能特化)
大多数の利用者むけ

2. バーチャル天文台ならではの研究ができるシステム
少数のパワーユーザ向けに高度な機能を提供
最先端の研究を可能にする
両者の均衡を考えながら、バランスのとれた開発を進める。
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JVO ポータル (GUI) の機能
データサービス検索
1.キーワード検索

データ検索

2.カテゴリ検索

1.高速検索3.詳細検索JVO 内部のデータベース
主要なカタログを登録

2.サービスを一つ指定して検索サービスを検索し選択
テーブル選択検索条件指定3.複数サービスへの同時検索
領域指定検索のみサポート

4.JVOSky サービス
Google Sky IF を利用したデータ検索

すばるデータ検索・解析
1.Suprime-Cam, MOIRCS
処理済み画像データ
モザイク画像作成

2.HDS
処理済みスペクトルデータ
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JVO Sky

Google Map と同様の GUI で視覚的にデータを見つける
複数の装置で観測された領域が一目でわかる
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JVO Command (jc) サービス
 コマンドラインから portal に検索・解析ジョブを投入
 JVOSpace (portal 上の Storage) へのアクセス スクリプトから何度も実行することができ便利
Syntax of jc (jvo command):jc <command> [<option>] [<argument>]…
Examples:jc search –i <jvoql_file>
jc registry –k <keyword>
jc copy2l <source> <destination>
jc run <program_name> <arguments>
Other commands:
ls rsync passwd resume suspent abort psunion join select2012/9/27

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VO を利用した天文学研究

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VOを利用した査読論文
 http://www.euro-vo.org/pub/fc/papers.html

 63本の論文で VO を利用したことが明記
 2012年
 2011年
 2010年
 2009年

 2008年
 2007年
 2006年

 2005年
 2004年
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1
16
9
13
96
7
1
1

VO を利用した研究が徐々に出始めている。

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研究例1：“RADIO-LOUD NARROW-LINE TYPE 1

QUASARS“

クェーサーのうち特殊なタイプの種族を多波長カタログのク
ロスマッチにより候補選択
Narrow-line Seyfert 1 (NLS1):
–––––



S. Komossa et al, 2006, AJ, 132, 531

比較的小さなブラックホール質量最大光度で放射
FWHM_Hb < 2000 km/s and [OIII]/Htot < 3
超大質量ブラックホールの発達初期段階？
電波であかるいものを選択

方法と結果
VO のクロスマッチサービスを利用し、QSO カタログ、電波カタログ(7)、可視光カタログ(3)、のクロスマッチ
̶

11個の Radio-loud NLS1が見つけられ(それまでは~4)、多数のフォローアップ観測論文が報告された (citation 56)。
̶2012/9/27

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研究例2：“Fossil Groups in the Sloan Digital Sky

Survey“ W. A.Santos et al, 2007, ApJ, 134, 1551
 Fossil galaxy group (化石銀河群):– 明るい巨大楕円銀河が中心に一つだけ孤立した状態の系。
– 銀河群並みの質量・X線輝度。
– 銀河の衝突・合体による最終形態か？
 方法
̶ OpenSkyQuery を利用
̶ 可視とX線のカタログをクロスマッチ
̶ 広がった X線放射をともなう楕円銀河
̶ 0.5 h-170 Mpc 内の付随銀河が中心銀河より 2 等級以上暗い
 34 の候補天体 (これ以前は15天体）

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JVO による研究成果“Early Science Result from the Japanese VirtualObservatory: AGN and Galaxy Clustering at z =0.3 to 3.0” Y.Shirasaki et al. 2011, PASJ 63, S469
 AGN (Active Galactic Nucleus) の周りの銀河数密度を多数のサンプルにもとづき測定。
 遠方の AGN ほど、周辺銀河密度が高いことを観測的に確認した。
 AGN の起源に銀河同士の衝突・合体が大きく影響していることを示唆する結果。
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解析結果
天体数密度z1-D
z=0.3~0.6
Dim AGNs (651)

AGN からの射影距離

青：近傍の AGN
赤：遠方の AGN

z4-B
z=1.3~1.8
Bright AGNs (142)

遠方における AGN 周辺銀河の密度超過の増加を世界初検出！
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まとめ
 天文データ利用の問題点
 利用価値の高いデータアーカイブが多数○ VO が多数のサイトへのアクセスを容易に 観測データサイズが大きくダウンロード困難○ 解析処理のリモート実行
 VO の進捗状況
 標準仕様の策定はほぼ完了
 データサービスの VO 化
○ 着々と進展 処理済みデータの配信○ 主要なサーベイデータについてはそのカタログが VO 配信済○ すばる望遠鏡のデータは一部について配信を開始○ 大多数の望遠鏡については、まだまだこれから2012/9/27

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