科學(xué)家提非參數光度函數計算方法 給宇宙星系做“人口普查”

5月17日，記者從湖南師范大學(xué)獲悉，該校袁尊理教授團隊日前和澳大利亞莫納什大學(xué)數學(xué)研究人員合作，提出了天文學(xué)研究領(lǐng)域的一種全新非參數光度函數計算方法。相較經(jīng)典非參數方法，在計算精度和穩定性上都獲得顯著(zhù)提升。這一結果，日前發(fā)表在美國天文學(xué)會(huì )會(huì )刊《天體物理學(xué)雜志·系列增刊》上。

現代天文學(xué)研究中，統計星系的光度函數是一項基礎和重要的工作，這一工作也被形象的譽(yù)為給宇宙中的星系做“人口普查”。據悉，星系的發(fā)光能力(即光度或絕對星等)是“普查”重點(diǎn)，光度函數描述不同光度星系在宇宙中分布情況的統計量。

袁尊理介紹，在實(shí)際操作中，除要盡可能獲得完備的星系樣本，科研人員還需采用精密的統計方法，充分考慮各種復雜的選擇效應，最終才能獲得可靠的光度函數估計。通常，計算光度函數分參數和非參數兩種方法。參數方法需要假設光度函數形式，而非參數方法不依賴(lài)于模型和假設，故具有獨特價(jià)值。然而，目前最流行的非參數方法因其數學(xué)原理上的局限，難以滿(mǎn)足“精確宇宙學(xué)時(shí)代”對計算光度函數的高要求。

對此，袁尊理團隊基于統計學(xué)中的核密度估計(KDE)原理，全新提出了一種普適的、估計光度函數的非參數方法(簡(jiǎn)稱(chēng)KDE方法)，顯著(zhù)提高了統計的精度和穩定性。同時(shí)，為便于新方法的應用，他們還開(kāi)發(fā)了“kdeLF”開(kāi)源Python程序包，用戶(hù)只需提供樣本的幾個(gè)關(guān)鍵參數，就可以調用kdeLF包完成光度函數的計算、畫(huà)圖等操作，簡(jiǎn)單易用。袁尊理稱(chēng)，下一步團隊擬將新方法應用于牛津大學(xué)領(lǐng)銜的MIGHTEE射電巡天數據，用于精確估計射電源光度函數，進(jìn)一步揭示射電星系的宇宙學(xué)演化規律。(科技日報記者 俞慧友)

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