基于球坐标高斯过程回归的银河系三维大尺度尘埃分布
星系天体物理
2022-04-26 v1 天体物理仪器与方法
机器学习
摘要
了解银河系三维尘埃分布对于理解星际介质中的许多过程以及校正许多天文观测中的尘埃吸收与发射具有重要意义。在此，我们旨在对银河系尘埃分布进行三维重建，相较于先前的重建，有意义分辨率单元的数量增加数个数量级，同时利用尘埃的空间相关性来约束尘埃图。我们使用迭代网格细化在球坐标中定义对数正态过程。该对数正态过程假设固定的相关结构，此结构在早先的银河系尘埃重建中已推断得出。我们的图由 1.11 亿个数据点约束，结合了 PANSTARRS、2MASS、Gaia DR2 和 ALLWISE 的数据。该对数正态过程被离散为 1220 亿个自由度，是我们先前图的 400 倍。我们使用自然梯度下降和 Fisher-Laplace 近似推导出最可能后验图及不确定性估计。尘埃重建覆盖银河系四分之一的体积，最大坐标距离为 ，在距离达 kpc 处仍可获取有意义信息，在最大距离上仍比先前图提升 5 倍、体积上提升 倍、角网格分辨率上提升约 18 倍。遗憾的是，为使重建在计算上可行而采用的最大后验方法引入了伪影并降低了不确定性估计的精度。尽管所呈现的三维尘埃图存在明显局限，重建结构中有相当一部分被独立的脉泽观测所证实。因此，该图为可靠的三维银河系制图迈出一步，若谨慎使用，已可服务于若干任务。
引用
@article{arxiv.2204.11715,
title = {The Galactic 3D large-scale dust distribution via Gaussian process regression on spherical coordinates},
author = {R. H. Leike and G. Edenhofer and J. Knollmüller and C. Alig and P. Frank and T. A. Enßlin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.11715},
year = {2022}
}