（无线电物理专业论文）宇宙大尺度结构星系分布与虚拟天文台环境下数据统一访问的研究.pdf

博士学位论文 d o c t o r 久ld i s s e r t a t l 0 n ad i s s e r t a t i o nf o rd o c t o ro fp h i l o s o p h yi ne n g i n e e r i n g r e s e a r c ho nt h eg a l a x i e sd i s t r i b u t i o ni nt h el a r g e s c a l es t r u c t u r e d a t ai n t e g r a t e da c c e s ss e r v i c e i nt h ev i r t u a lo b s e r v a t o r y h a i j u nt i a n s u p e r v i s o r s ： a l u m n ic e n t e n n i a lp r o la l e x a n d e rs z a l a y p r o f y o n g h e n gz h a o p r o f x u e l e ic h e n p r o lx i a o p i n gz h e n g h u a z h o n gn o r m a lu n i v e r s i t y s e p t e m b e r2 0 1 0 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r l a n o n 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：涠觚 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同意华中 师范大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 储戳：叼断仅别俗各乏i ，旧 乙 r 允许北京万方数据电子出版社出版的中国学位论文全文数据库将本人论文 i 以电子、网络、镜像及其他数字媒体形式公开出版。 作者签名： 门根 本人已经认真阅读“c a m s 高校学位论文全文数据库发布章程，同意将本人的 学位论文提交“c a l l s 高校学位论文全文数据库 中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。回重论塞握銮卮溢卮；旦圭生；旦二生；旦三生筮盔! 作者签名：洄冶争锻 日期：嵋睁f 胡5 日嵩总 日期：( 哗i 己凋 岁日 博士学位论文 d o c t o & a ld i s s 日h a t i o n 摘要 本学位论文主要包括三个方面的研究：重予声波振荡的红移畸变效应、星系大尺度 红移巡天样本的选取、虚拟天文台环境下异地异构天文数据联合访问系统的任务调度研 究。前二者属于天文学的科学理论研究，而后者旨在创建一个数据密集型网络化天文研 究平台，属于信息技术与天文数据交叉领域的研究。 红移畸变是一种观测效应，由于星系的本动速度，导致求算距离存在偏差，距离上 的偏差将直接影响星系的成团性。在大尺度上红移畸变呈现一种压扁的线性效应，而在 小尺度上它却呈现一种翻转拉伸的非线性效应。这两种效应在星系的两点相关函数上可 以清晰看到。关于这两种效应如何影响大尺度结构的观测，特别是重子声波振荡，论文 分别从解析理论、模拟和实测三个角度展开研究，并对模拟和实测结果进行了对比分 析。首先从红移畸变的线性理论出发，分别求算了视线方向、垂直视线方向以及仝角平 均上的相关函数，并且推算了三维、二维以及一维情况下相关函数的协方差。解析研究 表明：在视线方向上，红移畸变的线性效应对重子声波的峰值信号有一种锐化放人效 应，但同时畸变效应会将视线方向上的相关函数推向负值区域。在远离视线的方向上， 这种锐化放大效应有消弱的趋势，在垂直视线方向上锐化放大的效应最弱，同时将相关 函数推向更高的正值区。由此可见，红移畸变的线性效应有利于测量视线方向上的重子 声波振荡。接着本文通过两种模拟样本的分析对解析理论上的发现进行了验证，一种 样本是m i l l e n n i u m 模拟( 简称m s ) ，它的体积较小( 尺寸为5 0 0 m o c h a ) ，但分辨率较 高( 大约2 m p c h 的分辨率) 。另外一种样本是一套基于p a r t i c l e m e s h ( 简称p m ) 算法生 成的1 0 0 个暗物质模拟样本，这种样本的体积较大( 尺寸为1 0 2 4 m p c h ) ，但分辨率较低 ( 约4 m p c h 的分辨率) j 对于这两种模拟样本，本文利用切片的方法，分别求算出了它 们在实空间和红移空间两种情况下的二维相关函数。对比发现，红移畸变的线性效应的 确锐化重子声波振荡的峰值信号，而红移畸变的非线性效应会模糊相关函数上的结构 特征，甚至在远离视线方向也是如此。这意味着有效地消除红移畸变的非线性效应， 对b a o 的测量非常重要。从误差上来看，视线方向上的相关函数相对全角平均情况下误 差略微变小。最后对s d s sd r 7 的主星系样本( m g s ) 的观测数据进行了分析，将该实 测样本分割成6 6 0 个厚2 5 度的切片，通过分析二维相关函数，我们在视线方向上探测到 了明显的峰值信号。通过m e x i c a n - h a t d x 波变换估算出该信号的显著水平( s i g n i f i c a n c e ) 约为4 o 矿。然而在大约1 7 0 m p c h 的地方同时出现了一个明显的意外峰值信号，研究发现 该峰值信号来自于含有“g r e a t w a l l ”高密度区，通过剔除“g r e a t w a l l ”可以有效消除 该意外的峰值信号。 宇宙大尺度结构的成团性分析误差反比于巡天体积的平方根。要获得更精确的信 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r t a t l 0 n 号必须拓展更大更深的巡天，我国建造的4 米级光纤光谱望远镜l a m o s t 的河外星系巡 天就是这样一种红移巡天。l a m o s t 在进行正式巡天之前，需要根据科学目标挑选出 巡天样本。本文第二部分主要研究l a m o s t 星系巡天的特色星系选源的问题。目前普 遍认为研究大尺度结构有两种理想的探针，分别为亮红星系和发射线星系。本文分别 从4 0 0 0 a 的跳变和9 1 2 a 的l y m a j l 跳变两种技术出发，详细讨论了根据颜色和流量限制米 挑选高红移亮红星系和发射线星系的方法，并根据这些方法为l a m o s t 挑选了几种测 试样本。通过对h u b b l e 分类巾的七类星系进行大量光谱合成模拟发现，星系随着年龄的 增长，光谱上4 0 0 0 鼻, 的跳变会越来越明显，9 1 2 a 的l y m a n h 眺变越来越弱，在e 型或s 0 型 ( 两类星系s e d 非常接近) l y m a n 跳变最弱；相反，随着年龄的减小，l y m a n 跳变越来 越强，4 0 0 0 a 跳, 变越来越弱，i m 型星系的l v m a i l 跳变最强，但是其4 0 0 0 二, 的跳变尚清晰 可见。根据上述的结论，年老的亮红星系的选择，4 0 0 0 , 5 l 的跳变技术是一种有效的方 法，l y m a n k 眺变技术几乎不可用；而对- 丁高红移的发射线星系，l y m a n 跳, 变技术是一种 有效的方法，但对于0 5 z 1 0 的发射线星系的选择，l y m a n 跳, 变技术必须基于u v 波 段的测光数据，地面上的望远镜无法提供u v 波段的数据，只能通过太空望远镜获取， 代价较高。在l y m a n 剧6 变技术无法使用的情况下，如没有u v 波段的数据时，4 0 0 0 a 跳变 也可以作为挑选发射线星系的方法。 多波段上望远镜口径的不断提升、c c d 和光纤技术的普遍应用将全球的天文事业带 入了数据富裕的时代。然而，天文信息爆炸式的增长又为数据的存储、访问、计算等能 力不断带来新的挑战。虚拟天文台是顺乎时代要求而被提出的，它尝试基于先进的i r r 技 术将伞球的数据资源和计算资源无缝透明地汇聚于天文学家的指尖。异地异构海量数据 的联合访问是虚拟天文台近年来的核心问题之一。为解决该问题，中国虚拟天文台团 队自己设计并开发出了一套数据访问系统( 简称v o d a s ) ，该系统是一个由多个模块 组合而成的复杂系统。本人主要参与了v o - d a s 任务调度的设计与实现工作，论文第三 个主题围绕该工作展开研究。分别讨论了基于w s r f 的任务调度逻辑、s e s s i o n 机制、生 命周期的控制等问题。反复试验表明，w s r f 框架可以有效实现v o d a s 的任务调度需 求。论文最后还对v o d a s 将来功能扩展问题做了详细的讨论，主要提供了三种方法， 每种方法各有自己的优点和缺点，最后我们认为根据不同的功能，采用不同的方法是一 种最佳的功能扩展方案。 关键词：大尺度结构，虚拟天文台，b a o ，红移畸变，功率谱，相关函数，数据存储 与发布，星系空间分布 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s 日阳b 盯1 0 n a b s t r a c t t h r e et h e m e sa r ei n v o l v e di nt h i st h e s i s ：1 r e d s h i f t - s p a c ed i s t o r t i o n so nb a r y o na c o u s t i co s c i l l a t i o n s 2 s p e c t r o s c o p i ct a r g e ts e l e c t i o nf o re x t r a g a l a c t i cs u r v e y 3 d e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no fj o bs c h e d u l i n go fv i r t u a lo b s e n ，a t o r yd a t aa c c e s ss y s t e m ( v o d a s ) t h e f i r s tt w oa r et h ea s t r o n o m i c a lr e s e a r c h w h i l et h el a s to n ei si n t e n d e dt oc r e a t ead a t a - i n t e n s i v e p l a t f o r mv i at h ee x i s t i n gn e t w o r k ，w h i c hb e l o n g st ot h ea s t r o n o m i c a lt e c h n i q u e sa n d m e t h o d s t h er e d s h i f td i s t o r t i o ni sa l lo b s e r v a t i o n a le f f e c t d u et ot h ep e c u l i a rv e l o c i t yo fg a l a x i e s ， t h ed i s t a n c ee s t i m a t i o nv i at h eh u b b l et h e o r e mi sb i a s e d ，a n dw i l ld i r e c t l ya f f e c tt h eg a l a x y d i s t r i b u t i o n a tl a r g es c a l e s ，t h ed i s t o r t i o np r e s e n t sa sal i n e a rs q u a s h e de f f e c t w h i l ea ts m a l l s c a l e s ，i te l o n g a t e st h ep a t t e r ni nt h eo p p o s i t ew a y , g i v i n gr i s et ot h ef i n g e r s - o f - g o d ，w h i c hi s an o n l i n e a re f f e c t h o w e v e r , h o wd 0t h e s et w ok i n d so fd i s t o r t i o na f f e c tt h es t a t i s t i c a la n a l y s i s o fg a l a x i e sd i s t r i b u t i o nr e s p e c t i v e l y ? t h i sq u e s t i o n ，w h i c hw i l lb ei n v e s t i g a t e di nc h a p t e r3 ，i s t h ef i r s to n eo fo u rt h r e ef o c u s e si nt h i st h e s i s f i r s t l y , t h el i n e a rt h e o r yo ft h er e d s h i f ts p a c e c o r r e l a t i o n s ，c o n s i d e r i n gt h r e ec a s e s ( i nt h el i n eo fs i g h t ( l o s ) ，i nt h ep e r p e n d i c u l a rd i r e c t i o n a n dt h ea n g u l a ra v e r a g e ) ，p r e d i c t st h a t ： 1 t h el i n e a re f f e c tf r o mr e d s h i f td i s t o r t i o nc o u l da m p l i f ya n ds h a r p e nt h eb a r y o na c o u s t i co s - c i l l a t i o n s ( b a o ) f e a t u r en e a rt h el o sd i r e c t i o n ，d u et ot h ec o m p r e s s i o no fr e d s h i f ts p a c e 2 t h es h a r p e n i n gi sm u c hw e a k e rf a rf r o mt h el o s ，i nt h et r a n s v e r s e ( r p ) d i r e c t i o n 3 t h er e d s h i f ts p a c ec o m p r e s s i o ni st h eo v e r a l ls m o o t hs h i f tt o w a r d sn e g a t i v ev a l u e sa l o n gt h e l o s ，a n dt o w a r d sp o s i t i v ev a l u e si nt h et r a n s v e r s e t h a tm e a n st h el i n e a re f f e c ti sb e n e f i c i a lt ot h eb a o m e a s w e m e n t , e s p e c i a l l yi nt h el o s d i r e c - d o n s e c o n d l y , i no r d e rt ot e s to u rp r e d i c t i o n s ，w ee m p l o y e dt w os i m u l a t e ds a m p l e si no r d e r t oc h e c kt h ep r e d i c t sf r o mt h et h e o r y o n es a m p l ei sf r o mm i l l e n n i u ms i m u l a t i o n f m s ) ，w h i c h c o v e r sas m a l l e rv o l u m e ( b o xs i z ei sj u s t5 0 0 m p c h ) b u tw i iam u c hh i g h e rr e s o l u t i o n ( a b o u t 2 m p e h ) ，t h eo t h e ro n e a r ef r o m10 0l o w r e s o l u t i o n ( 4 m p c h ) r e a l i z a t i o n so falg p c hb o x b y c u t t i n gt h es a m p l e si n t om a n y2 ds l i c e s ，w ee s t i m a t et h e 2 dc o r r e l a t i o nf u n c t i o ni nr e a ls p a c e ，i n r e d s h i f ts p a c ew i t hl i n e a re f f e c t , a n di nr e d s h i f is p a c e 研mb o t hl i n e a ra n dn o n l i n e a re f f e c t t h e s i m u l a t i o n st e l ln st h a tt h ep r e d i c t e ds h a r p e n i n ga n da m p l i f y i n ge f f e c ti n d e e de x i s ti nt h el i n e a r c a s e ，b u tm e a n w h i l et h en o n l i n e a re f f e c tb l u r sa l lt h ef e a t u r ei nt h ec o r r e l a t i o nf u n c t i o n ，e v e nf a r f r o mt h el o s t h a tm e a n sb a od e t e c t i o nc o u l db ei m p r o v e di ft h en o n l i n e a re f f e c t s ( i e t h e f i n g e r so fg o d ) a r er e l i a b l yr e m o v e d ，b u to t h e r ( i e 1 i n e a r ) d i s t o r t i o n sa r ek e p ti np l a c e i n d e e d ， 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r d 盯1 0 n t h ee r r o rb a r sf o rt h el o sb a o b u m pa r cs l i g h t l yr e d u c e dc o m p a r e dw i t ht h ea n g l e - a v e r a g e d b u m p a tl a s t ，w ea n a l y z et h e6 6 02 5 d e gt k c ks l i c e sf r o md r 7m a i ng a l a x ys a m p l e ( m g s ) ， a n ds e ea b u m pa l o n gt h el i n eo fs i g h tt h a ti ss h a r p e rt h a no n em i g h te x p e c t u s i n gm e x i c a n h a t w a v e l e t s ，w ea s s e s si t ss i g n i f i c a n c ew i t h i nt h es a m p l ea ta b o u t4 0 0 - b e c a u s et h ea b o v ea d o p t e ds m a l ls a m p l e ( s d s sm g s ) i st o os m a l la f t e ra l l ，t h eu n c e r t a i n t y o fb a od e t e c t i o ni sab i tl a r g e a sw ek n o wt h ee r r o rf r o mt h ea n a l y s i so fg a l a x yc l u s t e r i n gi s i n v e r s e p r o p o r t i o n a lt ot h es q u a r er o o to fs a m p l ev o l u m e m o r ea c c u r a t em e a s u r e m e n ti sd r i v i n g t h em u c hl a r g e rs u r v e yn o w a d a y s ，l i k et h el a m o s tr e d s h i f ts u r v e yi nc h i n a f o rt h er e d s h i f t s u r v e y , t h es p e c t r o s c o p i ct a r g e tm u s tb es e l e c t e db e f o r et h es u r v e ys t a r t s t w om e t h o d st os e l e c t t h et a r g e t sa r ed i s c u s s e di nt h i st h e s i s ，w h i c hi n v o l v e d4 0 0 0 aa n dl a y m a nb r e a kt e c h n i q u e s t h r o u g h s t e l l a rp o p u l a t i o ns y n t h e s i s ，is i m u l a t e d7 0 0s p e c t r af o rs e v e nt y p e so fh u b b l eg a l a x i e s ，a n df i n dt h a tm u c ho l d e rt h eg a l a x yi s ，m o r eo b v i o u st h e4 0 0 0 ab r e a ki s ，w h i l et h el a y m a n b r e a ki so p p o s i t e ，e s p e c i a l l yi nt h ee s ot y p e ，t h el a y m a nb r e a ka l m o s td i s a p p e a r o nt h e c o n t r a r y , m u c hy o u n g e rt h eg a l a x yi s ，m u c hs t r o n g e rt h el a y m a nb r e a ki s ，m u c hw e a k e rt h e 4 0 0 0 ab r e a ki s b u tt h e4 0 0 0 ab r e a ki ss t i l lv i s i b l ei nm o s to fy o u n g e rg a l a x i e s e v e ni n l e i m 哆p cc a s e t h e r e f o r et h e4 0 0 0 ab r e a kt e c h n i q u ei sb e t t e rm e t h o dt h a nl a y m a nb r e a kf o rt h e e a r l y - 哆p eg a l a x ys u c ha st h el u m i n o u sr e dg a l a x y ( l r g ) ；w h i l el a y m a nb r e a kt e c h n i q u ei s b e t t e rt h a n4 0 0 0 ab r e a kf | 0 r 山el a t e t y p eg a l a x yl i k ee m i s s i o nl i n eg a l a x y ( e l g ) b u ti ns o m e c a s e st h el y m a nb r e a kc a nn o tb eu s e d ，t h e4 0 0 0 a b r e a ki ss t i l la v a i l a b l ef 0 rt 1 1 et a r g e ts e l e c t i o n l r ga n de l ga r cg e n e r a l l yc o n s i d e r e da sm u c hi d e a lt r a c e r sf o rt h el a r g es c a l es t r u c t u r eo f u n i v e r s e ，w eh a v ea l r e a d ys e l e c t e ds e v e r a lt r i a ll r ga n de l gs a m p l e sf o rl a m o s t p r o j e c t , w h i c hi ss t i l li nc o m m i s s i o n i n gs t a g e w i t ht h et e c h n o l o g i c a la d v a n c e si nd e s i g na n dm a n u f a c t u r eo ft e l e s c o p e sa n di n s t r u m e n t s o nt h em u l t i b a n d ，t h ec a p a b i l i t yo fa s t r o n o m i c a lo b s e r v a t i o ni se n h a n c e dg r e a t l y , w h i c hb r i n g s t h eg l o b a la s t r o n o m yt oe n t e ri n t od a t aa b u n d a n te r a e n o u g ha s t r o n o m i c a ld a t ai sv e r yi r a - p o r t a n tf o rt h ea s t r o n o m i c a lr e s e a r c h ，e s p e c i a l l yf o rt h el a r g es c a l es t r u c t u r e ( 1 , s s ) u n d e rt h e r e q u i r e m e n to ft h ep r e c i s ec o s m o l o g y h o w e v e r , t h ea v a l a n c h eo fo b s e r v e dd a t aa l s ob r i n g st h e c h a l l e n g et ot h ea b i l i t yo fd a t as t o r a g e ，a c c e s s ，a n a l y s i s ，e t c t h ev m u a lo b s e r v a t o r y ( v o ) a p p e a r e di nt h et i m ew h e nt h ea s t r o n o m i c a lc o m m u n i t yw e r e t r y i n gt oi n t e g r a t eg l o b a la s t r o n o m i c a lr e s o u r c e ss ot h a ti s o l a t e dd a t ac a nb ea s s e m b l e da tt h e f i n g e r t i p so fa s t r o n o m e r s i no r d e r t oa r c h i v et h i sg o a l ，t h eg l o b a le x p e r t sw o r k i n go na s t r o n o m y a n dc o m p u t e rs c i e n c ea r em a k i n gg r e a te f f o r t so nt h i si n t e r n a t i o n a lp r o j e c t , s od o e st h et e a m f r o m c h i n a - v o b a s e do nt r i a l si nt h es e v e r a ly e a r s ，t h ec h i n a - v ot e a md e s i g n e da n di m p l e m e n t e d as e to ft h e i ro w n p r o g r a m m e ，n a m e l yt h ev t r u l a lo b s e r v a t o r yd a t a a c c e s ss y s t e m ( v o d a s ) i v 博士学位论文 i x ) c t o r a ld i s s e l l = r a t l 0 n t h et h i r dp a r to ft h i st h e s i sp r e s e n t sm a i n l yt h ej o bs c h e d u l i n gs t y l eo ft h i ss y s t e m ，i nt h ev i e w o ft h ew o r k i n gf l o w , d e s i g np a t t e r n ，s e s s i o np h i l o s o p h y , l i f e c y c l e ，t h ed e s t r o yo fr e s o u r s ea n d e x c e p t i o np r o c e s s ，e t c m o d u l e s a tl a s t ，s e v e r a la p p l i c a t i o n so ft h i ss y s t e mo nt h ea s t r o n o m y s c i e n c ea r eg i v e n k e yw o r d s ：l a r g es c a l es t r u c t u r e ( l s s ) ，b a o s ，r e d s h i f td i s t o r t i o n ，v i r t u a lo b s e r v a t o r y ( v o ) ， d a t aa c c e s ss y s t e m ( v o d a s ) ，p o w e rs p e c t r u m ，c o r r e l a t i o nf u n c t i o n ，g a l a x yd i s t r i b u t i o n ， d a t as t o r a g ea n dp u b l i c a t i o n v 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r 丌0 n 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r t a t l 0 n 目录 中文摘要i 英文摘要试 目录、，i i 第一章引言1 第二章星系在大尺度结构上的分布7 2 1 引言7 2 2大尺度结构的巡天观测8 2 3星系在大尺度上的成团性分析9 2 3 1功率谱和相关函数1 0 2 3 2低维功率谱和相关函数一一投影理论1 5 第三章重子声波震荡的红移畸变效应1 8 3 1 引言18 3 2线性红移畸变理论下的相关函数1 9 3 2 1b a o 特征的增强效应1 9 3 2 2 投影层析定理2 2 3 2 3 一维笔束样本在视线方向上的相关函数孝t o s ( r ) 的协方差2 3 3 2 4 二维切片样本在视线方向上相关函数孝赢( r ) 的协方差2 4 3 2 5 三维样本在视线方向上相关函数知s ( r ) 的协方差2 5 3 3量化红移空间中的特征2 5 3 3 1 基于m e x i c a n 帽小波变换估计相关函数上峰值位置2 5 3 3 2背景消除的平展变换2 6 3 3 3高斯场的小波变换2 6 3 3 3高斯场的小波变换的统计误差和系统误差3 0 3 4 模拟样本的测量3 4 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r m 盯1 0 n 3 5s d s s 巡天的测量3 9 3 5 1基于m e x i c a n i 旧小波变换估计相关函数上峰值位置3 2 3 5 2 样本选择3 9 3 5 3 相关函数的估算4 0 3 5 4s d s s 样本的结果4 l 3 5 5s d s s “g r e a tw a l l ”的影响4 l 3 5 6 有效自由度4 3 3 6 s d s s 结果的小波分析4 7 3 7本章小结4 9 第四章大尺度结构星系巡天样本的选取( l a m o s t 河外星系巡天选源初探) 5 0 4 1 引言5 0 4 2 星系光谱上的跳变( b r e a k ) 特征5 1 4 - 3 亮红星系的选择5 2 4 3 1亮红星系j 5 2 4 3 2 亮红星系候选体的选择标准5 3 4 3 3基于s d s s 测光数据的试选取l r g 候选体5 6 4 4 发射线星系的选择5 6 4 4 1发射线星系5 7 4 4 2e l g 的最佳数密度6 0 4 4 3 g a l e x 的紫外图像数据及其校正6 1 4 4 4光学波段数据6 l 4 4 5 基于i 归a n 跳变技术选择高红移发射线星系6 4 4 4 6基于4 0 0 0 柚6 变选择发射线星系6 6 4 5 讨论7 3 4 6 本章小结7 5 第五章异地异构数据的统一访问的任务调度设计与实现7 8 5 1 引言7 8 5 2 异地异构天文数据访问的研究历史及其现状8 0 “i i 博士学位论文 d o c t o r a ld i s se r 1 【 a t l 0 n 5 3v o d a s 仟务调度的设计与实现8 2 5 3 1v o d a s 各模块问的调度逻辑8 3 5 3 2s e s s i o n 机制8 5 5 3 3v o d a s 的生命周期8 5 5 3 4v o d a s 的运行环境及关键参数设置8 6 5 3 5v o d a s 相对其他数据访问系统的优势8 7 5 4 v o d a s 未米的功能扩展8 9 5 4 1 o g s a d a i 的a c t i v i t y 方案9 0 5 4 2基- 丁m a t l a b 客户端的函数功能扩展9 l 5 4 3基于p l a s t i c 协议完成函数功能的扩展9 3 5 5基于v o d a s 的科学范例9 3 5 5本章小结9 4 第六章总结与展望q 附录a异地异构天文数据资源的统一访问系统( v o d a s ) 1 0 0 a 1v o d a s 的外围环境与核心技术1 0 0 a 1 1v o d a s 的接口1 0 1 a 1 2天文数据查询语言( a d q l ) 1 0 1 a 1 3数据查询工作流1 0 2 a 1 4 数据格式1 0 5 a 1 5数据传输与存储1 0 5 a 1 6 数据节点( d a t a n o d e ) 1 0 5 a 2 框架设计1 0 6 a 3v o d a s 系统的功能与性能1 0 8 参考文献1 1 1 近年成果列表1 1 9 j 改谢1 2 1 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r t a t l 0 n 第一章 引言 天文学家认为目前观测到的宁宙结构起源于宇宙暴胀时期微观的量子涨落。正是因 为这种细微的扰动种子在随后1 0 0 多亿年的宇宙演化过程中通过引力的不断放大逐步形 成了如今的物质密度分布。随着认识的不断加深，天文学家意识到只有重子成分的结构 演化无法与观测相符，于是引入了一种与重了物质只有引力但无电磁相互作用的新成 分，即暗物质1 。宇宙的结构演化应该是由暗物质主导的，而星系则通过冷却和凝聚逐 步形成于这些暗物质结构中。 在宇宙大爆炸后大约4 0 万年时，由于宇宙的不断膨胀，高温高压的物质一辐射等离 予流体的温度降到约3 0 0 0 k ，自由电子和氢核结合形成氢原子，不再被电离。由于自由 电子数目的减少，汤姆森散射的效率急剧衰减，导致光子几乎可以自由传播。退耦后的 光子传播到地球，就是我们看到的微波背景辐射( c ) 。与此同时，在宇宙的这种 端相对论性条件下，重子的引力与光子压在宇宙创生时刻留下的原初扰动下产生了一种 振荡，并以声波的形式向外传播( 声速可达光速的5 8 ) ，当温度降低到约3 0 0 0 k 时， 随着电子和氢核的复合、光子的退耦，流体内压强急剧下降，致使声波几乎突然停止。 随后重子的这种声波振荡被冻结在重子流体中，此时此刻的声波视界也因此被保留在重 子流体的密度空间中，并随着宇宙的整体膨胀而被不断地拉伸。从退耦时刻到今天宇， 宙膨胀了1 0 0 0 多倍，如今的声视界大概