HEALPix Alchemy：面向多信使天文 broker 的关系数据库中快速全天几何与图像算术
天体物理仪器与方法
2022-04-28 v3 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
摘要
为引力波、高能中微子和伽马射线暴事件高效搜寻电磁对应体，需要在数据库中快速处理图像算术与几何集合运算，以交叉匹配星系星表、观测视场和全天图像。在此我们介绍 HEALPix Alchemy，这是一组方法的开源纯 Python 实现，可实现快速全天几何计算。HEALPix Alchemy 构建于 HEALPix 之上，HEALPix 是一种空间索引策略，广泛用于天文数据库，也是 LIGO-Virgo-KAGRA 引力波天区定位图的原生格式。我们的方法利用了 PostgreSQL 14 数据库引擎中内置的新多范围类型。这使得针对概率性多信使事件定位与望远镜巡天视场的快速全天查询成为可能。“事件 90% 可信区域内包含哪些星系？”以及“在观测视场中，包含该事件概率最高的视场按概率排序的列表是什么？”这类问题，可在商用硬件上使用现成云托管数据库实现在几秒内完成，无需服务器端数据库扩展。常见查询随望远镜指向数量大致线性扩展。当视场数量增长到数百或数千时，HEALPix Alchemy 比其他实现快数个数量级。HEALPix Alchemy 现作为 SkyPortal 中的空间几何引擎使用，而 SkyPortal 构成了称为 Fritz 的 Zwicky Transient Facility 瞬变源 marshall 的基础。
引用
@article{arxiv.2112.06947,
title = {HEALPix Alchemy: Fast All-Sky Geometry and Image Arithmetic in a Relational Database for Multimessenger Astronomy Brokers},
author = {Leo P. Singer and B. Parazin and Michael W. Coughlin and Joshua S. Bloom and Arien Crellin-Quick and Daniel A. Goldstein and Stéfan van der Walt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.06947},
year = {2022}
}
备注
For source code, see https://github.com/skyportal/healpix-alchemy