LERMA UMR8112

Laboratoire d’Études du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères



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Outils algorithmiques et méthodologiques

par Fabienne Casoli, Jean Mathias Griessmeier, Mickaël Coriat - publié le , mis à jour le


Cette tâche de service du SNO SKATE regroupe les travaux de développement d’outils algorithmiques et méthodologiques pour SKA et ses éclaireurs, ainsi que pour le SKA Regional Center européen.


Le développement d’outils algorithmiques et méthodologiques est une tâche transverse qui sert à tous les instruments concernés par le service. La réussite scientifique de SKA et de ses éclaireurs dépend de manière critique de ces développements, indispensables notamment pour la calibration des données, le traitement des émissions radio parasites, l’imagerie grand champ, et la détection de phénomènes transitoires. L’analyse des grands relevés de SKA nécessitera de fournir une partie des outils nécessaires. Les équipes françaises ont en ce domaine un savoir-faire reconnu, mais ce ne sont pas les seules. La crédibilité des propositions qui seront faites pour SKA et le SKA Regional Center devra être étayée par une validation et une utilisation de ces outils sur les éclaireurs. Inversement, l’exploitation scientifique des éclaireurs nécessite déjà de tels outils, comme on l’a vu récemment avec les premiers résultats du grand relevé de l’hémisphère Nord par LOFAR : l’exploitation du relevé LOTSS repose sur des outils de calibration dépendante de la direction et d’imagerie développés en grande partie en France.


Ces outils pour le SRC et les grands relevés de SKA se préparent actuellement dans le cadre des SKA Science Working Groups et des travaux de définition du SRC européen (AENEAS et son successeur), en particulier sous la forme de « Data Challenges ».


Ces considérations nous amènent à définir des tâches de service suivantes :

- Développements de méthodes et d’algorithmes associés pour le traitement et l’analyse de données pour SKA : déconvolution, calibration dépendante et indépendante de la direction, imagerie grand champ. Ces développements pourront se faire dans le cadre des consortiums de SKA, avec une fourniture dans la phase de construction, dans le cadre des Science Working Groups (SWGs) ou dans celui des SKA Regional Centers (SRCs). Ces outils seront testés, validés et utilisés au préalable sur les précurseurs et éclaireurs de SKA tel que LOFAR, NenuFAR, ASKAP, MeerKAT, MWA ou HERA ;

- Participation à la définition et la production des data challenges scientifiques et techniques qui seront pilotés par SKA-O et les SWGs. Il s’agit en particulier du développement de données simulées et d’outils pour les simuler ;

- Développement d’outils et de méthodes qui seront nécessaires en premier lieu pour l’exploitation scientifiques des data challenges puis pour celle des données SKA par la suite. On citera en particulier les algorithmes de détection et classification automatique de sources et de phénomènes transitoires. Une fois testés et validés, ces outils seront mis à disposition de SKA-O et de la communauté à travers les SRCs ;

- Développement d’outils spécifiques aux objectifs scientifiques des futurs grands programmes d’observation de SKA : développement d’éléments de pipeline pour les SRCs et les grands relevés, définition et production de données standardisées au format Observatoire Virtuel (images, spectres, courbes de lumières), définition et production de données à valeur ajoutée (e. g. catalogues) ;

- Tests et mise en œuvre de ces outils par le biais des grands programmes d’observation en cours sur les précurseurs et éclaireurs de SKA. Les techniques et algorithmes développés dans le cadre de cette tâche de service et testés dans les data challenges et sur les précurseurs de SKA deviendront ainsi des outils d’usage général pour SKA de la même manière que les logiciels de calibration et imagerie grand-champ développés en France font maintenant partie du pipeline LOFAR et sont utilisés de façon routinière pour traiter les données des grands interféromètres en activité (ATCA, VLA, MeerKAT…) ;

- Pour faciliter le déploiement de nouveaux algorithmes et permettre une plus grande flexibilité aux utilisateurs, les SRCs utiliseront un système d’interaction basé sur des conteneurs logiciel. Un effort sera donc fait au sein du SNO pour fournir des conteneurs incluant nos outils et toutes les dépendances nécessaires afin qu’ils puissent être exécutés sur n’importe quel serveur ;

- Définition et optimisation du mode d’observation VLBI de SKA : outils de simulation et de configuration, pour l’astrométrie et l’imagerie à très haute résolution. Cette activité se place dans le cadre du Focus Group VLBI de SKA. Des développements sont notamment menés dans le cadre du projet européen JUMPING JIVE, piloté par l’institut européen JIV-ERIC (dont la France via le CNRS est membre) (LAB/OASU) ;

- Outils pour le traitement des interférences radio (RFI) : la pression des télécommunications réduit régulièrement nos capacités d’observation aux fréquences radio. Les outils d’aide à la planification des observations devront intégrer de l’information a priori (par exemple, interfaçage avec base de données ou sites d’information satellitaires/aviation), ou statistique, collectée lors des observations passées pour minimiser le taux d’échec des suivantes. Dans certains cas, l’impact des interférences radio peut être réduit par des méthodes qui rendent le jeu de données scientifiquement utilisable (par exemple, des algorithmes de flagging temps réel à bas niveau, ou de post-traitement dans le plan u-v ou image). Il s’agira d’approfondir ces méthodes de prévention et de traitement des RFI qui ont déjà été explorées par notre communauté. 

Séminaires à venir

Vendredi 28 février 2020, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Filament Paradigm and Galactic Star Formation
Shu-ichiro INUTSUKA
Nagoya University
résumé :
Recent observations have emphasized the importance of the formation and evolution of magnetized filamentary molecular clouds in the process of star formation. Theoretical and observational investigations have provided convincing evidence for the formation of molecular cloud cores by the gravitational fragmentation of filamentary molecular clouds. Thus, the mass function and rotations of molecular cloud cores should be directly related to the properties of the filamentary molecular cloud, which determines the initial size and mass distribution of a protoplanetary disk around a protostar created in a core. In this talk I explain our current understanding of the star formation processes in the Galactic disk, and summarize various processes that are required in describing the filamentary molecular clouds to understand the star formation rate/efficiency, the stellar
initial mass function, and the angular momentum distribution of protoplanetary disks in their early evolutionary phase.
 
Vendredi 20 mars 2020, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
The challenges of observing the Epoch of Reionization and Cosmic Dawn
Florent MERTENS
Kateyn institute
résumé :
Low-frequency observations of the redshifted 21cm line promise to open a new window onto the first billion years of cosmic history, allowing us to directly study the astrophysical processes occurring during the Epoch of Reionization (EoR) and the Cosmic Dawn (CD). This exciting goal is challenged by the difficulty of extracting the feeble 21-cm signal buried under astrophysical foregrounds orders of magnitude brighter and contaminated by numerous instrumental systematics. Several experiments such as LOFAR, MWA, HERA, and NenuFAR are currently underway aiming at statistically detecting the 21-cm brightness temperature fluctuations from the EoR and CD. While no detection is yet in sight, considerable progress has been made recently. In this talk, I will review the many challenges faced by these difficult experiments and I will share the latest development of the LOFAR Epoch of Reionization and NenuFAR Cosmic Dawn key science projects.
 
Vendredi 17 avril 2020, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Patricia TISSERA
Universidad Andres Bello, Santiago, Chili
 
Vendredi 24 avril 2020, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Tba
Philippe ANDRE
CEA
 
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