Fachlicher Zwischenbericht 2006 der BMBF Projekte 05

Fachlicher Zwischenbericht 2006 der
BMBF Projekte 05 AC6VHA und 05 AC6VTB:
“GAVO-II: Ausbau der astronomischen e-Science-Infrastruktur”
Mit Bewilligung vom 29.03.2006 wurde unser Antrag auf BMBF-Projektförderung vom
27.01.2006 genehmigt. Direkt im Anschluß daran wurde mit der Suche nach qualifizierten
MitarbeiterInnen begonnen. Es ist uns gelungen, im Zeitraum zwischen 06/2006 und 04/2007
sechs Personen mit entsprechender Ausbildung und den notwendigen Vorkenntnissen
einzustellen, die inzwischen alle sehr engagiert an GAVO-II mitarbeiten. Durch diese etwas
verzögerte Einstellungsphase hat sich ein Teil der ursprünglich für 2006 avisierten Arbeiten in
die ersten Monate des laufenden Jahres verschoben. Dadurch gestaltete sich auch der
anfängliche Mittelabfluss zäher. Als Konsequenz davon ist der Kassenbestand zum
31.12.2006 erheblich höher als zunächst geplant. Der Grund ist allein der, dass die Auswahl
genügend qualifizierter MitarbeiterInnen deutlich mehr Zeit in Anspruch nahm, als wir
gedacht hatten. Wir erwarten, dass durch eine weitere kurzzeitige Einstellung und ein daraus
folgender temporär erhöhter Mittelabfluß das ursprüngliche Finanzziel wieder erreicht wird.
Wir beschreiben hier die Aktivitäten im ersten Teil des zweiten Finanzierungszeitraums
des German Astrophysical Virtual Observatory (GAVO-II), von Juni bis Dezember 2006 (und
etwas darüberhinaus). Zusammenfassend läßt sich sagen: Der bisherige Projektverlauf ist sehr
positiv. Durch den etwas verzögerten Beginn konnten nicht alle Aufgaben wie geplant sofort
angepackt werden. Inzwischen sind wir jedoch sehr gut im Zeit- und Arbeitsplan, konnten
sogar einiges besser und schneller erledigen als geplant. Insbesondere die internationale
Einbindung und Zusammenarbeit mit und in EURO-VO und IVOA funktionieren sehr
effizient (was sich etwa in einer aktiven Beteiligung an einem FP7-Antrag zeigt). Die
Aussichten auf Erreichen der Ziele wie im Antrag beschrieben sind sehr gut.
Personal
Die folgenden Personen wurden aus Mitteln des Projektes GAVO-II eingestellt und arbeiten
seither für die im Antrag formulierten Projekte (in Klammern: Einstellungsmonat und
Instituts-Schwerpunkt 1):
o Dr. Markus Demleitner (04/2007, ARI/ZAH)
o Benjamin Gufler (11/2006, ARI/ZAH, TUM)
o Dr. Jai Won Kim (07/2006, ARI/ZAH, MPE)
o Dr. Gerard Lemson (06/2006, ARI/ZAH, MPE)
o Dr. Iliya Nickelt-Czycykowski (08/2006, ARI/ZAH, AIP)
o Dr. Thomas Rauch (07/2006, UT)
o Ulrike Stampa (02/2007, ARI/ZAH)
Darüberhinaus arbeiten an den beteiligten Instituten weitere WissenschaftlerInnen aktiv am
GAVO-II-Projekt mit (z.B. Steinmetz [AIP], Dettbarn, Jahreiss, Wambsganss [ARI/ZAH],
Blaizot, DeLucia, Kitzbichler, Springel, Voges [MPE], Reiser, Scholl [TUM], Werner [UT].
1
Instituts-Akronyme: AIP – Astrophysikalisches Institut Potsdam (AIP); ARI/ZAH – Astronomisches RechenInstitut am Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg; MPE – Max-Planck-Institut für
extraterrestrische Physik; TUM – Technische Universität München, Informatik; UT – Universität Tübingen,
Astronomie
Projekte
Im folgenden werden die hauptsächlichen Aktivitäten beschrieben, die im Antrag formuliert
waren und in den ersten Monaten des Projekts GAVO-II bearbeitet wurden:
•
Publizierung astronomischer Kataloge, Archiv-Veröffentlichungen
Der erste Datenrelease des RAVE Surveys wurde im Oktober 2006 vom AIP erfolgreich
durchgeführt. Die photometrischen Daten von bisher 44.000 Sternen der Milchstraße sind
über die Webseite des Surveys (http://www.rave-survey.aip.de) abrufbar. Die grundlegenden
VO-Elemente (cone search, VOTable-Formatierung) wurden implementiert. Für den nächsten
Datenrelease, der im Herbst 2007 erfolgen wird, wurde mit einer Verbesserung der
technischen Infrastruktur und der VO-kompatiblen Einbindung von Spektren begonnen. Für
die Vorbereitung des Gaia-Projektes wird zur Zeit eine interne Datenbank für Testspektren
aufgebaut. Dabei wird auf ein VOTool (Saada) zurückgegriffen. (AIP)
Wissenschaftliche Mitarbeiter des Astronomischen Rechen-Instituts waren in GAVOAktivitäten eingebunden zur Erstellung eines ersten Prototyps für eine Webanwendung, die
per SQL Zugang zu einer relationalen Datenbank bietet, in der die vom ARI erstellten
Kataloge veröffentlicht werden. Diese Webanwendung wird von den neu eingestellten
GAVO-II Mitarbeitern nun übernommen und vervollständigt. Ein erstes Kick-off Meeting des
GAVO-Teams fand in Heidelberg statt. (ARI/ZAH)
Drei parallele Aktivitäten im Hinblick auf Digitalisierung von fotografischen Platten in
Heidelberg und Potsdam werden in enger Zusammenarbeit mit GAVO durchgeführt, die
Finanzierung erfolgt teilweise aus anderen Quellen (Klaus Tschira Stiftung). Bei den
Plattenarchiven handelt es sich um die Palomar-Leiden-Platten zur Suche nach Kleinplaneten
sowie die fotografischen Platten des AIP, im Rahmen einer Kollaboration mit dem
astronomischen Institut der Bulgarischen Akademie für Wissenschaften. Aus den Archiven
des AIP wurden dabei insgesamt 3000 fotographische Platten eingescannt, die in die
Skyarchive-Datenbank eingebunden werden sollen (http://www.skyarchive.org). (ARI/ZAH,
AIP)
•
Standardisierungen/IVOA:
Es wurden zwei IVOA-Standardanfragedienste - Simple Spectra Access Protocol (SSAP) und
Simple Image Access Protocol (SIAP) - auf vom MPE bereitgestellten Daten implementiert.
SSAP ist ein Anfrageprotokoll für eindimensionale Spektren, SIAP für zweidimensionale
Bilder. Beide Dienste unterstützen sowohl die Suche nach Daten wie auch deren Abruf.
SSAP wurde implementiert für die Ergebnisse der spektroskopischen Nachuntersuchungen
der Röntgenquellen im Chandra Deep Field South 2, SIAP wurde implementiert für ROSATDaten, Einzelbeobachtungen und Himmelsdurchmusterung3 . Beide Implementierungen sind
so angelegt, dass sie sich leicht für weitere Archive erweitern lassen. (MPE)
Seit Herbst 2006 arbeitet GAVO mit bei der Expertengruppe der IVOA, die sich mit der
Standardisierung der Datenabfragesprache für die virtuellen Observatorien beschäftigt. Neben
der Definition der Sprache ADQL beschäftigt sich diese Arbeitsgruppe auch mit der
Entwicklung des Client-Server-Protokolls, über das ADQL eigesetzt werden soll, und dem
2
3
http://www.g-vo.org/ssa/
http://www.g-vo.org/rosat/SIAP_start
standardisierten Zugriff auf die zugehörigen Metadaten. Hauptaugenmerk der GAVOBeteiligung in dieser Arbeitsgruppe ist die Eignung der erstellten Definitionen nicht nur für
Observationsdaten, sondern auch für Ergebnisse von Simulationen, die aufgrund struktureller
wie auch semantischer Unterschiede durchaus andere Anforderungen und
Anwendungsszenarien mit sich bringen.(TUM)
•
Theorie im VO
Die Veröffentlichung von theoretischen (Simulations-)Daten und Diensten im virtuellen
Observatorium ist nach wie vor eine unserer wichtigen Anwendungen. GAVO stellt den
Vorsitzenden der Theorie-Interessengruppe in der IVOA (Lemson). Diese Gruppe hat
begonnen, eine Anzahl von Standards für die Veröffentlichung von Computersimulationen mit
Hilfe von einfachen Standardprotokollen zu definieren. Gerard Lemson übernahm außerdem
den Vorsitz im Arbeitspaket 4 in der EURO-VO Data Center Alliance (DCA). Hierbei handelt
es sich um ein vom EU-Framework finanziertes Projekt, dessen Ziel es ist, den Einsatz von
VO-Standards in den Datencentern der verschiedenen Mitgliedsstaaten voranzutreiben. Das
relevante Arbeitspaket 4 beschäftigt sich dabei mit theoretischen Aspekten (MPE)
Abgesehen von diesen Standardisierungsarbeiten, wurde in Zusammenarbeit mit dem
Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) eine Datenbank entworfen, um die Ergebnisse der
bisher größten kosmologischen Simulation zu speichern (die Millennium Simulation, siehe
http://www.mpa-garching.mpg.de/millennium/). Darüberhinaus entwickelten wir eine
Webanwendung, die den Zugang mittels SQL zu dieser Datenbank ermöglicht. Zu dieser
Webanwendung existiert eine öffentliche Version4 , die Zugang zu einem kleinen Teil der
gesamten Simulation bietet, und eine Version, für die sich die Benutzer registrieren lassen
müssen5. Diese Webseiten wurden über den Los Alamos Preprint-Server öffentlich gemacht
und liefen seither mit sehr großem Erfolg: Mit Stand April 2007 haben wir 130 registrierte
Benutzer, die insgesamt ca. 1.4 Millionen Anfragen gestellt haben. Diese Nutzer stehen im
allgemeinen nicht im Zusammenhang mit VO-Projekten und werden auf diese Weise mit den
Anwendungen des Virtuellen Observatoriums konfroniert.
Eine Spiegelung dieser Anwendung wird zur Zeit an der Durham Universität aufgebaut,
einer Partnerin des MPA. Dort kommt dieselbe Datenbankstruktur und eine leicht
abgewandelte, an die dortigen Gegebenheiten angepasste Version der Webanwendung zum
Einsatz. Dieselbe Webanwendung wird in verschiedenen Varianten auch verwendet, um den
Zugang zu einer lokalen Spiegelung der SDSS Datenbank im MPA und zugehörigen
Datenbanken zu gewähren und bildet außerdem das Grundgerüst für den Prototypen zur
Veröffentlichung der Kataloge im ARI/ZAH (MPE).
•
Entwicklung von Software-Werkzeugen/Tools:
Es wurde eine Neuimplementierung eines Cross-Matcher-Werkzeugs entwickelt, das auf einer
älteren Version aufbaut, die in der Vergangenheit in einem wissenschaftlichen Projekt am
MPE genutzt wurde. Dieser Cross-Matcher ist ein Prototyp, und wurde in einem
wissenschaftlichen Projekt getestet. Über die Weiterentwicklung wurde noch nicht
entschieden. Im Zuge der SIAP-Service-Entwicklung entstand das FITS-Ingestor-Werkzeug.
Da sehr viele astronomische Daten in Form von FITS-Dateien vorliegen, ist ein Werkzeug,
4
5
http://www.g-vo.org/Millennium
http://www.g-vo.org/MyMillennium
das Metadaten aus FITS-Dateien extrahieren und konsistent speichern kann, unentbehrlich.
Das Programm kann sowohl FITS-Dateien in lokalen als auch in entfernten Systemen lesen
und die Headerdaten in einer Datenbank ablegen. Mit Hilfe von SQL können nun die
einfachen Schlüssel-Wert-Paare aus den Metadaten der FITS-Header in jedes gewünschte
Datenmodell überführt werden. Der Aufbau des oben erwähnten SIAP-Services demonstriert
dies. Der FITS-Ingestor wird weiter entwickelt, um weitere Datenzugriffsprotokolle zu
unterstützen, und paketiert, um ihn einfacher zu verteilen. (MPE)
•
Spektren
Ein Ziel des GAVO-Projektes ist die Bereitstellung von fertigen Flusstabellen, berechnet aus
NLTE-Modellatmosphären für heiße Sterne, sowie von Atomdaten und einer WWW-Seite zur
Berechnung von individuellen Modellen (Tübingen). Die Voraussetzung für die
Verlässlichkeit solcher Modelle sind die Atomdaten. Da bisher hauptsächlich an Analysen von
heißen, kompakten Sternen gearbeitet wurde, waren die Modellatome darauf zugeschnitten,
d.h. die unteren Ionisationsstufen wurden noch nicht bearbeitet. Inzwischen wurden die
Modellatome von C, N und O vervollständigt, d.h. sie enthalten jetzt alle Ionisationsstufen (C
I−VII, N I−VIII, O I−IX) und wurden mit den neuesten Atomdaten aktualisiert. Diese
Modellatome wurden bereits erfolgreich bei der quantitativen Analyse von HST und FUSE
UV-Spektren angewendet. Parallel dazu wurde angefangen, Modellatome für andere Elemente
in gleicher Weise zu bearbeiten. Die entsprechenden Modellatome müssen in Detail getestet
und erweitert werden, bevor sie dem VO-Benutzer über GAVO zur Verfügung gestellt
werden. (UT)
Um Konsistenz zwischen Atomdaten und Flusstabellen zu gewährleisten, wurde damit
begonnen, die Modellgitter mit den neuen Atomdatenfiles nachzurechnen. Ausgehend von den
Erfahrungen mit Modellen des DA Weissen Zwerges HZ 43 (Beuermann et al. 2006, A\&A,
458, 541), wurden sogar reine Wasserstoffmodelle neu gerechnet. Die Arbeiten zur
Bereitstellung der Flusstabellen-Gitter von Modellen mit verschiedenen chemischen
Zusammensetzungen (mit den Elementen von Wasserstoff bis Nickel) sind noch nicht
abgeschlossen (UT, zusammen mit ARI und MPE).
Ein WWW-Interface (TMAW) für die Berechnung individueller Modellatmosphären
durch einen VO-Benutzer mit dem Tübinger NLTE Modellatmosphärenpaket (TMAP) ist
geschaffen worden (siehe unter http://astro.uni-tuebingen.de/~TMAW/TMAW.shtml).
TMAW ist notwendig zur Eingabe der vom VO-Nutzer gewünschten photosphärischen
Parameter. Die Modellatmosphären werden in Tübingen automatisch in einer Reihe von
Schritten gerechnet und die Flusstabellen zur Zeit. mit email an den VO-Nutzer gesendet.
Später sollen die Modelle automatisch in die GAVO-Datenbank übernommen werden (UT,
zusammen mit ARI).
TMAW ist in der Testphase und kann nur Modelle mit H, He, C, N und O für heiße
Sterne berechnen. Vordefinierte Modellatome für bestimmte Effektivtemperatur-Intervalle
werden vorbreitet, die dann automatisch von TMAW ausgewählt werden. In einem weiteren
Schritt wird der VO-Nutzer individuell Modellatome aus dem von GAVO bereitgestellten
Ensemble zusammenstellen und für eigene spezielle Zwecke bearbeiten können. Diese
werden dann für die Modellrechnung über TMAW geladen. (UT)
Bisher konzentrierten sich die Bestrebungen der VO-Community auf niedrigenergetische Spektren, hauptsächlich im optischen Bereich. Mit Hilfe von Mitarbeitern des
MPE konnten wir zeigen, dass das von der IVOA augenblicklich für Spektren vorgesehene
Datenmodell nicht umfassend genug ist, um Spektren im Röntgenbereich voll zu beschreiben.
Das SSAP enthält zwar bereits einen großen Teil der nötigen Metadaten, berücksichtigt aber
eine Reihe Felder nicht, die im Hochenergiebereich relevant sind. Diese Ergebnisse werden
der IVOA mitgeteilt, während wir gleichzeitig einen Prototypen für diese Spektren
implementieren werden, der die zusätzlichen Metadaten enthält (MPE).
•
Internationale Zusammenarbeit, Organisatorisches, Outreach
Enge Kontakte zu CDS in Strasbourg, zu Euro-VO und zur IVOA (International Virtual
Observatory Alliance) wurden etabliert und erweitert. Auch zum Projekt AstroGrid-D gibt es
ständigen Gedankenaustausch, so z. B. über die Standards des Virtuellen Observatoriums
("UCD"), die für die Datenverwaltung in einem Grid von großer Bedeutung sind. Die GAVO
Web-Seiten (http://www.g-vo.org/portal/)wurden teilweise erneuert und verbessert.
Gegenwärtig wird ein neues (zunächst internes) Web-Portal auf Wiki-Basis entwickelt, was
eine erheblich einfachere Handhabung erlaubt (alle).
Präsentationen, Tagungen, Kontakte, Meetings
Neben häufigen Telefon-Kontakten und regelmäßigen Telefon-Konferenzen, haben GAVO-II
Teilnehmer an folgenden Veranstaltungen teilgenommen (in Klammern sind die beteiligten
GAVO-II Teilnehmer genannt).
• 10. Juli 2006, Heidelberg: Erstes Koordinierungs-Meeting zwischen Vertretern von
ARI/ZAH und MPE (Kim, Lemson, Wambsganss) mit Francoise Genova aus
Strasbourg (CDS und IVOA) wegen zukünftiger direkter Zusammenarbeit zwischen
CDS und GAVO
• 18.-20. September 2006, Moskau: IVOA Interoperabilitätstagung (Kim)
• 16.-20. September 2006, Durham: Zusammenarbeit in Sachen Millennium-Simulation
(Lemson)
• 2.-3. Oktober 2006, Euro-VO DCA Kick-off, Strasbourg (Lemson, Voges)
• 13.-15. Oktober 2006, Baltimore: Microsoft e-Science Workshop; Präsentation: Theory
in the Virtual Observatory (Lemson)
• 30. November – 1. Dezember 2006, Triest: Euro-VO DCA WP5 (Grid) Kick-off
(Lemson)
• 13. Dezember 2006, Heidelberg: Kick-off-Treffen mit Mitgliedern aus Tübingen,
Potsdam, Heidelberg und Garching. Zur Diskussion standen die ersten Projekte und die
weitere Organisation (alle).
• 14./15. Dezember 2006, Paris: Treffen zur Zusammenarbeit mit Jeremy Blaizot und
Emmanuel Bertin (Lemson)
• März 2007, Villafranca, ESA Science Center: EuroVO-Workshop "Spectroscopy and
the VO" (Kim; Nickelt; Rauch. Vortrag: “Tools for the Analysis of Stars and Nebulae”)
• März 2007, Göttingen: Wissensschicht im Grid (Nickelt)
• 23.-24. April 2007, Heidelberg: GAVO-II Meeting (alle)
• 2-4. Mai 2007, Baden-Baden: German e-Science Tagung (Lemson, eingeladener
GAVO-Vortrag; Voges; Wambsganss)
Publikationen
•
Lemson, G. and the Virgo Consortium, 2006 “Halo and Galaxy Formation Histories
from the Millennium Simulation: Public release of a VO-oriented and SQL-queryable
database for studying the evolution of galaxies in the LambdaCDM cosmogony”,
(available as http://xxx.lanl.org/abs/astro-ph/0608019)
•
Oliveira, C.M., Chayer, P., Moos, H.W., Kruk, J.W.. \& Rauch, T., 2007, ``Evidence
for deuterium astration in the planetary nebula Sh 2-216?'', ApJ Letter (in press,
available as arXiv:astro-ph/0703703)
•
Rauch, T., Ziegler, M., Werner, K., Kruk, J.W., Oliveira, C.M., Vande Putte, D.,
Mignani, R.P., Kerber, F. 2007, “High-resolution FUSE and HST ultraviolet
spectroscopy of the white dwarf central star of Sh2-216”, Astron. & Astroph. (in
press)
•
Su, K.Y.L., Chu, Y.-H., Gruendl, R., Huggins, P.J., Latter, W.B., Napiwotzki, R.,
Rauch, T., Rieke, G.H. 2007, ``A debris disk around the central star of the helix
nebula?'', ApJ Letter (in press, available as arXiv:astro-ph/0702296)
•
Werner, K., Rauch, T., Kruk, J.W. 2007a, “Discovery of photospheric argon in very
hot central stars of planetary nebulae and white dwarfs”, Astron. & Astroph. 466, 317
•
Werner, K., Nagel, T., Rauch, T. 2007b, “Non-LTE modeling of supernova-fallback
disks”, Ap&SS (in press, available as arXiv:astro-ph/0608529)
•
Werner, K., Nagel, T., Rauch, T., Suleimanov, V. 2007c, “Non-LTE Models for
Neutron Star Atmospheres and Supernova-Fallback Disks”, Adv. Space Res. (in press,
available as arXiv:astro-ph/0612425)
•
Werner, K., Nagel, T., Rauch, T. 2007d “Limits on iron-dominated fallback disk in
SN~1987A”, in Supernova 1987A: 20 years after, American Institute of Physics
Conference Proceedings (in press, available as arXiv:astro-ph/0703520)