Next Generation Radio Astronomy Receiver Systems
未来十年的射电天文学观测将需要更高的灵敏度，同时以比现有望远镜高得多的效率绘制大片空间区域。这就要求新仪器具有最高的灵敏度、动态范围和视场。在大多数无线电波长下，接收器噪声正迅速接近基本极限，因此只有通过增加收集面积才能显著提高灵敏度。总之，这些要求建议使用小型天线的大型阵列，或许多配备有多波束阵列的中等尺寸天线。所面临的挑战是开发接收器和宽带数据传输系统，其比当前最好的系统成本更低、更紧凑、更可靠、重量更轻、并且更可再现，而不损害性能。这可以通过更大程度的组件集成、数字信号处理和传输的广泛使用以及用数字运算和细光纤替换目前在大体积波导和同轴电缆组件中执行的功能来实现。在本白皮书中，我们概述了接收器架构的全面重新设计和重新优化，以利用商业技术的最新进展。这涉及到在单个接收器模块内无缝集成从RF到基带、从模拟到数字以及从铜缆到光纤的转换。
2009-08-26 astro-ph.IM
The Cosmic Origins Spectrograph and the Future of Ultraviolet Astronomy
我描述的能力，宇宙起源光谱仪，定于2009年5月安装在哈勃太空望远镜。随着远紫外通量的十倍增加，中等分辨率光谱学，COS将使一系列的科学计划，研究热恒星，活动星系核，气体在星际介质，星系间介质，和星系晕。我们还计划一个大型的HST光谱遗产项目的类星体吸收线，星系晕，和AGN流出。下一代紫外/紫外天文望远镜的研究正在进行中，包括小型，中型和大型任务，以填补哈勃望远镜结束和下一个大型任务可能发射之间即将到来的十年差距。选择实现这些目标的策略将涉及孔径、波长和能力的艰难选择和权衡。
2009-01-06 astro-ph.IM
How Will Astronomy Archives Survive The Data Tsunami?
天文学领域开始产生更多的数据，而不是通过现有技术来管理，服务和处理。本文概述了开发下一代工具和技术以应对这场数据海啸的实践，包括对新技术的严格评估、天文学家和计算机科学家之间的伙伴关系以及对科学家进行高端软件工程技能的培训。
2011-10-31 astro-ph.IM
Jodrell Bank and the British Astronomical Association: The Making of a Generation of Scientists
本文研究1946-1951年焦德雷尔班克与英国天文协会的紧密合作，聚焦六位成员的科学贡献，展现这一代科学家在射电天文、行星科学等多领域的卓越成就。
2026-09-24 astro-ph.IM physics.hist-ph
Scaling Radio Astronomy Signal Correlation on Heterogeneous Supercomputers Using Various Data Distribution Methodologies
下一代射电望远镜将需要更大数量级的计算能力，以提供更高灵敏度的宇宙视图。在射电望远镜信号处理流程的初始阶段，信号相关性是处理巨大数据吞吐量和密集计算方面的最大挑战之一。我们实现了一个基于GPU集群的软件相关器与各种数据分布模型，并给出了一个系统的比较使用Fornax超级计算机的测试结果的基础上。通过分析每个模型的可扩展性和吞吐量，在广泛的问题大小范围内确定最佳方法，涵盖下一代望远镜的规模。
2013-05-24 astro-ph.IM cs.DC
The Next Generation Celestial Reference Frame
天体测量学，测量恒星的位置和运动，是天文学中最古老的学科之一，至少可以追溯到公元前190年喜帕恰斯通过将他的星表与他的前任进行比较发现了地球轴的岁差。天体测量学是天文学的基础，对天体物理学和大地测量学的许多方面都至关重要。为了理解我们的星球和太阳系在其周围环境中的背景，我们必须能够定义，量化，研究，改进和维护一个惯性参考系，相对于该参考系，所有位置和运动都可以明确和自洽地描述。只有使用这个惯性参考系，我们才能将天体运动的观测结果与我们自己绕恒星的复杂路径、恒星穿过星系的路径以及本星系群的路径分开。在2020-2030年的时间框架内，天文学科学前沿的呼吁中概述的每个领域的每个方面都将取决于惯性参考系的质量。在本白皮书中，我们建议支持无线电甚长基线干涉测量（VLBI）能力的发展，包括下一代甚大阵列（ngVLA），这是一个射电天文观测台，不仅支持开发前所未有精度的下一代参考系，而且本身也将作为一个高性能的天文仪器。就像它的前辈甚长基线阵列（VLBA）和其他VLBI望远镜一样，拟议中的ngVLA将为未来三十年的基本参考系提供基础，使天文学，天体物理学和大地测量学受益。
2019-03-26 astro-ph.GA astro-ph.IM
After the SKA - Radio Astronomy in 2049
平方公里阵列的概念是为了确保射电天文学在21世纪初继续以与前50年相同的令人印象深刻的速度发展。SKA望远镜的设计是为了铺平道路，以更大的灵敏度。那么，该项目面临哪些技术挑战，哪些关键创新将推动SKA的成功？下一个射电天文学大型科学项目会是什么样子？在这篇文章中，作者讨论了未来几十年可能的进步途径，并评论了射电天文学在2049年的地位-作者的第70年（可能是她的退休）。
2012-12-09 astro-ph.IM
Expanding the Reach of Gravitational Wave Astronomy to the Edge of the Universe: The Gravitational-Wave International Committee Study Reports on Next Generation Ground-based Gravitational-Wave Observatories
2015年首次直接探测到一对合并黑洞发射的引力波，被誉为21世纪物理学和天文学最重要的科学突破之一。由于引力波观测站现在带来了巨大的科学机会，并认识到要充分利用这一新领域，就需要新的观测站，而新的观测站从构想到开始运行可能需要15至20年的时间，因此，引力波国际委员会（GWIC）召集了一个小组委员会，审查建立和运行未来地面观测站网络的途径，能够将观测GW的范围扩展到远远超出当前一代探测器目前可达到的范围。这份报告是GWIC 3G小组委员会六部分系列报告中的第一部分：i）将引力波观测站的范围扩大到宇宙的边缘（本报告），ii）下一代全球引力波观测站：科学书，iii）3G研发：下一代地基引力波探测器的研发，iv）引力波数据分析：3G时代的计算挑战，五）未来的地面引力波观测站：与其他科学界的协同作用，以及六）未来全球引力波观测站网络可能的管理模式的探索。
2021-11-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Astroinformatics Challenges from Next-generation Radio Continuum Surveys
除了处理速度和数据量方面的明显挑战外，下一代调查将探测到数千万个无线电源，这也带来了新的挑战。例如，现有算法不足以进行源提取或交叉匹配无线电和光学/IR源，并且需要使用机器学习和其他技术的新一代算法。大量的来源使新的方法来测试天体物理模型，使用各种“大n天文学”的技术，如统计红移。此外，虽然天文学中一些最重要的发现是意外发现，但在大量数据中很难发现意外，除非开发出特定的软件来挖掘数据中的意外。
2016-11-30 astro-ph.IM
Next Generation Millimeter/Submillimeter Array to Search for 2nd Earth
ALMA是目前革命性的射电望远镜，它的全面运行将从2012年开始。预计ALMA将解决几个宇宙问题，并将向我们展示一个新的宇宙观。我们对天文学的热情自然超越了ALMA，因为我们相信21世纪的天文学应该追求新的科学前沿。在这次会议上，我们提出了一个未来射电望远镜的项目，以寻找可居住的行星，并最终发现第二地球作为一个可迁移的行星。发现第二个地球不仅是天文学家的终极梦想之一，也是人类的终极梦想之一。
2011-06-17 astro-ph.IM
Stratospheric Balloons as a Complement to the Next Generation of Astronomy Missions
需要大型物理仪器尺寸和/或大量冷冻剂的观测，例如高空间分辨率远红外天文学的观测，目前在空间进行观测仍面临技术限制。此外，空间飞行任务的高成本和终结性要求采取风险极低的方法，并需要较长的开发时间。对于某些光谱区域，主要包括中远红外线以及部分紫外线，平流层气球为空间望远镜提供了一种灵活和负担得起的补充，开发时间短，观测条件相对较好。然而，使用球载望远镜的入门负担很高，研究小组通常还必须承担部分基础设施建设。为了方便访问基于气球的观测，我们提出了一个社区访问的基于气球的天文台，欧洲平流层气球天文台（ESBO）的努力。ESBO的目标是在未来10-15年内补充天基和机载能力，并通过为更广泛的天文用途提供以服务为中心的基础设施，进行定期飞行，并提供一个操作概念，为研究人员提供类似的基于提议的访问访问观测时间在地面观测站上实践，以增加科学气球活动的当前景观。我们目前的详细信息计划实现ESBO的目标，目前的STUDIO（平流层紫外线演示成像观测台）原型平台和任务的状态，以及选定的技术发展与扩展潜力的空间任务进行STUDIO的活动。
2022-02-09 astro-ph.IM
Cost Effective Designs For Next-Generation Radio Telescopes
针对小规模射电天文实验因资金受限难以产出前沿成果的问题，提出了低成本下一代射电望远镜的创新设计与可实现专业级科学成果的观测策略。
2025-06-27 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
我们介绍新一代的天文台之一，平流层红外天文台（SOFIA）。这是一个空中天文台，由安装在改装的波音B747-SP飞机上的2.7米望远镜组成。SOFIA将在45，000英尺（14公里）的高度飞行，将观察地球大气中超过99%的水蒸气，允许在通常被遮挡的远红外线中进行观察。我们概述了观测站的能力和目标。还介绍了SOFIA上飞行的第一代科学仪器及其主要天文目标。
2010-10-04 astro-ph.IM
Astro2020 State of the Profession White Paper: Astronomy's Archival Materials
我们认为，至关重要的是，Astro2020调查美国天文学的现状和未来十年的建议，解决确保保存的问题，并使更多的可扩展性和可访问性，该领域丰富的遗产材料。其中既包括具有科学价值的存档观测资料，也包括具有历史重要性的项目。如果在未来十年不采取行动，这些遗产中的大部分可能会丢失。建议十年计划包括以下方面的建议：（1）编制历史遗址清单并开发保护模型，（2）对天文学档案材料进行全面清点，以及（3）通过网络出版物将被认为对科学和历史调查最有价值的照片和论文数字化。一个关于平板保存的示例项目的估计成本是十年内不到1000万美元的一次性投资，加上维护和管理中型数据库的典型持续成本。
2019-07-24 astro-ph.IM astro-ph.SR
Harnessing the Power of Adversarial Prompting and Large Language Models for Robust Hypothesis Generation in Astronomy
Australian National University（澳大利亚国立大学）；European Space Agency（欧洲空间局）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本研究利用GPT-4结合上下文提示与对抗性提示，从NASA ADS的1000篇论文中提取知识，显著提升天文学假设生成的稳健性与有效性。
2023-06-20 astro-ph.GA astro-ph.IM cs.AI
Designing the Community Infrastructure for ESO's Next Transformational Facility. Equitable Governance and Sustainable Teams for 2040s Astronomy
University of Southampton（南安普顿大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；University of Vienna（维也纳大学）；University of Leeds（利兹大学）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；INAF Osservatorio Astronomico di Capodimonte（意大利国家天体物理研究所卡波迪蒙特天文台）；University of Atacama（阿塔卡马大学）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心、法国国家空间研究中心、拉格朗日实验室）；Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP)（波茨坦莱布尼茨天体物理研究所）
本文提出为ESO下一代天文设施设计公平治理与可持续团队的社区基础设施，确保各机构和成员国在访问望远镜时间、数据等资源上的公平性。
2025-12-19 astro-ph.IM
Radio Astronomy Transformed: Aperture Arrays - Past, Present & Future
我回顾了孔径阵列的早期发展及其在射电天文学中的作用。这项技术在20世纪60年代末的消亡，以及抛物面天线兴起的原因也被考虑在内。与安提基西拉机制（见这些会议记录）作为一个失去的技术的相似之处简要介绍。孔径阵列重新进入射电天文学的世界，因为建造一个收集面积为1平方公里的巨大射电望远镜（平方公里阵列，SKA）的想法出现了。信通技术的巨大进步改变了孔径阵列的能力、灵活性和可靠性。在20世纪90年代中期，ASTRON开始开发和实验第一个用于射电天文学的高频孔径阵列瓦片- AAD，OSMA，THEA和EMBRACE。在这些努力的推动下，射电天文学的相控阵馈源（PAF）被发明出来，LOFAR本身成为下一代望远镜和SKA的主要开拓者。与此同时，孔径阵列为射电天文学提供的同样优势已经使碟形天线在许多不同的民用和军事应用中过时了。LOFAR和其他孔径阵列（MWA，LWA和PAPER）的第一次调试结果目前表明，这种技术可以改变射电天文学超过20年的无线电频谱，频率至少达到1.5 GHz。这种“射电天文学的重新发明”对整个SKA的设计和形式具有重要意义。建立一个SKA，只是“类固醇VLA”是根本不够好。就像安提基特拉机制本身一样，我们必须让未来的天文学家感到惊讶-他们和这一代人都应该得到同样的东西。
2012-11-27 astro-ph.IM
Astronomy 3.0 Style
在接下来的十年里，我们将见证新基础设施的发展，以支持包括天文学在内的数据密集型科学研究。这种新的网络环境将为我们的社区带来挑战和机遇，并有可能改变数据描述，策划和保存的方式。在ADS的开发和管理过程中吸取的经验教训的基础上，采用新兴的技术和实践的语义网，以支持天文学研究的方式进行的情况下。提供了一些例子，说明小的、渐进的步骤总体上可以在天文数据的提供和再利用方面产生多大的影响。
2010-06-03 astro-ph.IM cs.DL
Astro2020 Science White Paper: Radio Counterparts of Compact Object Mergers in the Era of Gravitational-Wave Astronomy
GHz射电天文学在最近令人眼花缭乱的发现GW 170817中发挥了重要作用，GW 170817是一颗中子星（NS）-NS合并，在所有波长的引力波（GW）和光中都可以观察到。在这里，我们展示了未来十年地基GW探测器灵敏度的预期进展如何要求美国-的GHz无线电阵列，以改善超过目前的水平。我们具体讨论了几个新的科学机会将出现在多信使时域天体物理学，如果下一代GHz的无线电设施的灵敏度和分辨率$10\times$优于目前的Jansky甚大阵（VLA）的工作在一起与地面GW探测器。这些机会包括探测NS-NS合并的相对论性喷流和广角喷出物的性质，结构和大小，以及通过宿主星系研究揭示其祖先的物理学。
2019-03-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NewAthena mission concept in the context of the next decade of X-ray astronomy
本文综述未来十年X射线天文学的关键科学问题，并介绍由ESA联合JAXA、NASA研究、继承Athena载荷设计的NewAthena任务概念，其目标是将灵敏度、光谱和巡天能力提升一个数量级。
2025-01-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Design, simulation and characterization of integrated photonic spectrographs for Astronomy II: Low-aberration Generation-II AWG devices with three stigmatic points
在天文学集成光子光谱仪系列的第二部分中，我们提出了关于使用三点消像散方法构建的定制硅基硅阵列波导光栅（AWG）的设计，模拟和表征的理论和实验结果。通过迭代计算光程函数的微分系数，我们得到了几种中高分辨率的场平坦AWG设计，目标是在天文H波段的分辨率为11，000 - 35，000。我们使用数值模拟来研究在1500 nm和1680 nm之间的宽波长范围内的设计的成像特性。我们从理论上讨论了在远离中心波长的光谱分辨率的设计特定的退化，并提出了可能的解决方案。在实验部分，我们提供了不同的自由光谱范围和分辨率的七个制造AWG设备的表征结果。我们获得的估计光谱分辨率高达27,600偏振输入在1550 nm的信道传输带宽的测量。此外，我们预测的数值预期分辨率高达36,000偏振模式和高达24,000非偏振模式的光谱直接连续成像。
2021-10-10 astro-ph.IM
Data Challenges for Next-generation Radio Telescopes
射电天文学即将开始一种新的科学研究方式。即将发生的革命不是由于平方公里阵列的巨大灵敏度，这仍然是十年之久，而是由于它的探路者，他们正在开创射电天文学的新方法。这些新方法包括多像素相控阵馈送，目标是从实时管道处理器中生成科学就绪的图像，以及从观测后不久将在公共领域提供的大量调查数据中生成图像。在这里，我回顾了需要解决的数据挑战，如果我们要获得所有可能存在于SKA Pathfinder数据中的科学。有些挑战是显而易见的，比如PB级的数据存储，有些则不那么明显，比如我们还有待开发的对数百万个星系进行交叉识别的技术。
2011-01-07 astro-ph.IM
Digital Instrumentation for the Radio Astronomy Community
科学时间是服务于天文学界的数字仪器的一个重要品质因数。一个数字信号处理（DSP）社区正在形成，它使用共享的硬件开发、信号处理库和仪器架构来缩短数字仪器的开发时间，并提高各种项目的科学时间。我们建议优先考虑支持这个新兴DSP社区需求的技术开发。在概述了几种依赖数字仪器开发来实现新科学目标的仪器类别后，我们确定了与互操作性和处理灵活性相关的技术将减少射电天文学数字仪器开发的时间、风险和成本的关键领域。这些领域代表了未来十年支持DSP社区通用开源开发的重点。这种技术发展的贡献者可能是DSP社区的支持中心，将通用DSP解决方案作为其自身仪器需求的一部分的科学团体，或从事可能应用于下一代DSP仪器的研究的工程团体。
2009-04-07 astro-ph.IM
A next-generation Very Large Array
在这篇文章中，我们总结了下一代超大型阵列（ngVLA）的关键科学目标和参考设计，该阵列预计将在21世纪30年代运行。ngVLA是一种干涉测量阵列，其灵敏度和空间分辨率是当前VLA和ALMA的10倍以上，将在跨越$\sim 1.2 -116$ GHz的频率下工作，从而使其本身与ALMA和SKA 1高度互补。因此，ngVLA将通过同时提供以下能力来解决现代天文学中广泛的悬而未决的问题：揭示太阳系类似物的形成;用天体化学探测行星系统和生命的初始条件;描述从第一个十亿年到现在的星系的组装，结构和演化;使用银河系中心的恒星作为重力的基本测试;了解多信使天文学时代恒星和超大质量黑洞的形成和演化。
2017-11-27 astro-ph.IM
Gamma-ray astronomy from the ground -- future perspectives
本文探讨了地面伽马射线天文学未来的发展方向，分析了现有和新项目的技术进展及科学意义。
2025-12-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
nmma: An extended Bayesian framework for Nuclear Multimessenger Astronomy in the Era of Next-Generation Detectors
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Universiteit Utrecht（乌得勒支大学）；Nikhef（尼赫夫国家粒子物理研究所）；University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理学院费拉拉分部）；INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；U. Minnesota（明尼苏达大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
介绍nmma框架重大升级，结合理论建模和机器学习进展，通过电磁瞬变快速代理模型等方法，实现对多信使事件全贝叶斯分析，经应用展示其能力及加速效果。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic Explorer: The U.S. Contribution to Gravitational-Wave Astronomy beyond LIGO
本白皮书描述了未来十年实现“宇宙探测器”所需的研究和开发，这是未来第三代探测器网络的美国节点，将能够观测和表征宇宙学红移的紧凑引力波。
2019-07-10 astro-ph.IM gr-qc
The Next Generation of Cherenkov Telescopes. A White Paper for the Italian National Institute for Astrophysics (INAF)
受到TeV天文学最近具有挑战性的结果的激励，VHE INAF社区要求他们中的一组撰写这份白皮书，以总结切伦科夫望远镜用于伽马射线天文学的现状和未来以及INAF在这一领域的观点。本文件旨在审查该领域的科学主题和潜在发展，并指出INAF中VHE天体物理学界的兴趣和能力（科学和技术）。其目的是确定国家农业研究所应集中努力和资源的科学和技术领域，以便意大利研究人员能够在这一领域取得（或保持）领先地位。
2009-06-22 astro-ph.IM
Foreword to the Focus Issue on Machine Learning in Astronomy and Astrophysics
天文观测已经通过新一代望远镜产生了大量无法手动分析的数据。下一代望远镜，如大型综合巡天望远镜和平方公里阵列，计划在本十年和下一个十年投入使用，将使数据量增加许多数量级。空间、时间和光谱分辨率的提高为数据背后的物理过程提供了一个强大的放大镜，但同时也产生了前所未有的复杂性，难以用于知识提取。因此，必须开发机器智能，特别是机器学习（ML），适合处理将收集的天文数据的数量和种类，并能够基于数据回答科学问题。天文数据表现出与“大数据”相关的常见挑战，例如巨大的体积，高维，丢失或高度扭曲的观测。此外，天文学数据可能显示出连续的观测空白、极低的信噪比以及需要区分真正的缺失数据和由于上限而未检测到的数据）。数据生产背后有严格的物理定律，这些定律可以被吸收到ML机制中，以改进一般现成的最先进的方法。面对这些挑战，只有通过天体信息学的新学科才能取得重大进展：不同学科的共生，如ML，概率建模，天文学和天体物理学，统计学，分布式计算和自然计算。这篇社论总结了即将出现的PASP关于天文学和天体物理学中机器学习的焦点问题的内容（来自6大洲15个国家的69位作者的贡献）。
2019-06-19 astro-ph.IM
Gravitational Waves and Time Domain Astronomy
宇宙的引力波窗口将在大约五年内打开，届时高级LIGO和Virgo将首次探测到高频引力波，最有可能来自紧凑的双星合并。电磁后续这些触发器，使用无线电，光学和高能望远镜，承诺在多信使时域天文学令人兴奋的机会。在接下来的十年里，对大质量黑洞合并产生的低频引力波及其电磁波的空间观测将为发现开辟更广阔的前景。这次讲习班分为两部分，主要是就引力波天文学带来的挑战和机遇进行了简短的介绍和富有启发性的讨论。本报告介绍了研讨会的重点，重点是电磁跟踪战略。
2011-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Women of the Future in the Royal Astronomical Society
在这篇文章中，我们想知道未来100年将为英国天文学领域的女性带来什么。在今年回顾和庆祝英国皇家天文学会（RAS）女性100周年之后，我们现在问：未来会发生什么？根据目前的趋势，我们什么时候可以期待RAS成员、会议发言人、获奖者等的性别平等？最终，我们什么时候才能不再需要谈论天文学中的女性--当它与天文学的对话无关时，作为一名男性天文学家？
2016-12-03 astro-ph.IM
Design, simulation and characterization of integrated photonic spectrographs for Astronomy I: Generation-I AWG devices based on canonical layouts
我们提出了一个实验研究，我们的第一代定制开发的阵列波导光栅（AWG）在二氧化硅平台上的光谱应用在近红外天文学。我们提供了一个全面的描述的设计，数值模拟和表征的几个AWG设备的光谱分辨率为15,000 - 60,000天文H波段。我们评估的光谱特性的制造设备的插入损耗和估计的光谱分辨能力，并比较结果与数值模拟。我们估计分辨率高达18，900从输出通道3 dB传输带宽。基于第一次的表征结果，我们选择了两个候选AWG的进一步处理，通过去除输出波导阵列和抛光的输出面的光学质量与集成的目标作为主要的衍射元件在交叉色散光谱仪。我们进一步研究了处理后的任意波导光栅在直接成像模式下的光谱分辨率、几何相关的散焦像差和光谱图像的偏振灵敏度方面的成像特性。我们确定相位误差控制，双折射控制和像差抑制作为未来研究和发展的三个关键领域，在天文学领域的高分辨率AWG光谱。
2021-07-13 astro-ph.IM physics.optics
Cutting the cost of pulsar astronomy: Saving time and energy when searching for binary pulsars using NVIDIA GPUs
使用傅立叶域加速搜索（FDAS）方法来搜索二进制序列是计算成本高的过程。下一代射电望远镜必须实时执行FDAS，因为数据量太大而无法存储。FDAS是一种匹配滤波方法，用于搜索具有近似线性加速度的二元双星的时域射电天文数据集。在本文中，我们将探讨如何利用NVIDIA GPU上的混合精度计算和动态频率缩放组合，降低AstroAccelerate中类似SKA的FDAS实施的能源成本。结合这两种方法，我们已经成功地节省了58%的FDAS的总能源成本与（<3%）牺牲的数值灵敏度。
2022-11-24 astro-ph.IM cs.DC
The Astronomy Commons Platform: A Deployable Cloud-Based Analysis Platform for Astronomy
我们提出了一个可扩展的，基于云的科学平台解决方案，旨在使下一个到的数据分析的TB级天文表格数据集。所呈现的平台构建在Amazon Web Services（基于Kubernetes和S3抽象层）上，利用Apache Spark和Astronomy eXtensions for Spark进行并行数据分析和操作，并为用户访问提供了熟悉的Web访问前端。我们概述了分析平台的架构，提供实施细节，（和反对）技术选择的理由，通过强和弱的缩放测试验证可扩展性，并通过Zwicky瞬态设施的1Bn+光曲线目录的数据的示例科学分析来展示可用性。此外，我们展示了这个系统如何使最终用户能够迭代地构建分析（在Python中），透明地扩展处理，而不需要最终用户的交互。该系统被设计为可由具有中等云工程知识的天文学家或（理想情况下）IT团队部署。在过去的三年里，它已被用来为DiRAC研究所，ZTF伙伴关系，LSST太阳系科学合作，LSST跨学科合作和计算网络以及许多短期活动（同时有100多个用户）建立科学平台。一个实时演示实例、部署脚本、源代码和成本计算器可以在http://hub.astronomycommons.org/上访问。
2022-06-29 astro-ph.IM
Towards High-Energy Neutrino Astronomy. A Historical Review
寻找宇宙射线的来源是一个三重攻击，使用带电的宇宙射线，伽马射线和中微子。探测高能中微子的第一个概念性想法可以追溯到50年代后期。具有现实发现潜力的探测器的长期演变始于70年代和80年代，在夏威夷附近的太平洋和西伯利亚的贝加尔湖进行了开创性的工作。但直到现在，在第一个概念提出半个世纪后，这样一个探测器才开始运作：南极的冰立方。我们还不知道使用IceCube是否真的能探测到外星高能中微子，或者这是否仍然是下一代望远镜的特权。但无论答案是什么：通往现代探测器的道路是一段非凡的旅程。本审查概述了其主要里程碑。
2012-07-20 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.hist-ph
Data-rich astronomy: mining synoptic sky surveys
在过去的十年中，新一代的望远镜和传感器已经允许产生非常大量的数据，天文学已经成为一门数据丰富的科学;这种转变通常被称为：“数据革命”和“数据海啸”。第一种说法强调了天文学家的期望，而第二种说法则强调了大量数据所产生的戏剧性问题：这些数据不再是传统的数据存储、数据简化和数据分析方法所能计算的。在一个新的时代，新的工具是必要的，就像在青铜时代发生的那样，当时人类抛弃了用石头制成的旧工具，采用了用青铜制成的新的、更好的工具。一切都变了，包括社会结构。同样，天文学的这个新时代需要新一代的工具，需要新的方法来解决许多问题，需要获得新的技能。找到解决这个问题的方法属于一个新学科的范畴，该学科起源于天文学、统计学和计算机科学的交叉：天体信息学（Borne，2009年; Djorgovski等人，2006年）。
2013-04-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
Open high-level data formats and software for gamma-ray astronomy
在伽马射线天文学中，传统上使用各种数据格式和专有软件，通常是为一个特定的任务或实验开发的。特别是对于地基成像大气切伦科夫望远镜（IACT），数据和软件大多是操作望远镜的合作伙伴的私有。然而，科学界普遍倾向于使用开放数据和软件。此外，下一代IACT仪器切伦科夫望远镜阵列（CTA）将作为开放式天文台运行。我们在https://github.com/open-gamma-ray-astro上创建了一个Github组织，在那里我们正在开发高级数据格式规范。在https://lists.nasa.gov/mailman/listinfo/open-gamma-ray-astro上建立了一个公共邮件列表，并于2016年4月在Meudon（法国）举行了关于IACT高级别数据模型和格式的第一次面对面会议。这一开放式多任务努力将有助于加速伽马射线天文学开放数据格式和开放源码软件的开发，从而在开发分析代码方面产生协同作用，并最终获得更好的科学成果（可复制、多任务）。本文首次介绍了这一工作，解释了动机和背景，我们使用的可用资源和过程，以及数据格式规范的状态和计划的后续步骤。我们希望它能够激发伽马射线天文学界的反馈和未来的贡献。
2016-10-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Broadband detuned Sagnac interferometer for future generation gravitational wave astronomy
在标准量子极限（SQL）以下的量子噪声的宽带抑制成为未来一代的大型地面引力波探测器的首要问题，作为先进的LIGO项目的干涉仪，预先设计的量子噪声限制在几乎整个检测波段，分阶段。为此，在各种提出的量子噪声抑制或信号放大方法中，最复杂的方法意味着两个迈克耳孙干涉仪的所谓“木琴”配置，每个干涉仪针对其自己的频带进行优化，其组合宽带灵敏度远低于SQL。尽管很巧妙，但这是一个相当昂贵的解决方案。我们证明，改变光学方案的Sagnac干涉仪与弱失谐信号回收和频率相关的输入压缩可以做几乎一样好的工作，作为木琴显着降低支出。我们还表明，Sagnac干涉仪是更强大的光学损耗的滤波腔，用于频率相关的压缩真空注入，比一个类似的迈克耳孙干涉仪，从而降低建设成本甚至更多。
2015-03-05 astro-ph.IM gr-qc quant-ph
Data-Rich Astronomy: Mining Sky Surveys with PhotoRApToR
在过去的十年中，新一代的望远镜和传感器已经允许产生非常大量的数据，天文学已经成为一门数据丰富的科学。需要主要基于机器学习的新的自动方法来应对这种数据海啸。我们提出了一些光度红移和星系分类领域的结果，使用MLPQNA算法可在DAMEWARE（数据挖掘和Web应用程序资源）的SDSS星系（DR9和DR10）。我们提出PhotoRApToR（测光研究应用红移）：一个基于Java的桌面应用程序，能够解决回归和分类问题，并专门用于照片z估计。
2014-06-12 astro-ph.IM
A conceptual design of an advanced 23 m diameter IACT of 50 tons for ground-based gamma-ray astronomy
将介绍一个先进的成像空气切伦科夫望远镜的概念设计，该望远镜具有23米直径的反射镜和50吨重。系统的光子探测效率为15- 17%，平均超过300-600 nm，旨在降低阈值至10-20 GeV。展望第二代相机与盖革模式雪崩光电二极管将被讨论。
2009-07-05 astro-ph.IM
Neutrino Astronomy - A Review of Future Experiments
当代中微子望远镜的能量范围从大约10 GeV到超过$10^9$ GeV。IceCube设定了未来实验的规模，以进行改进。未来升级的战略将在三个能源范围内讨论。在低能量端，IceCube的DeepCore的填充探测器将增加能量范围从几到几十GeV的灵敏度，主要目标是测量中微子质量等级。在经典光学中微子望远镜的中心能量范围内，正在地中海和贝加尔湖寻找下一代探测器。KM 3 NeT探测器在其全尺寸下将建立比IceCube更大的灵敏度。在最高能量下，冰中的无线电探测器是最有前途和最受欢迎的技术之一，与IceCube相比，它可以将$10^9$ GeV的暴露量增加一个数量级以上。
2012-10-07 astro-ph.IM
Review: Far-Infrared Instrumentation and Technology Development for the Next Decade
远红外天文学自20世纪50年代末成立以来，在成熟的技术基础和不断扩大的研究人员群体的推动下，发展迅速。这一进展表明，远红外波长的观测在天体物理学的几乎所有领域都很重要，从寻找可居住的行星和生命起源，到宇宙历史最初几亿年中星系聚集的最早阶段。仍在开发的技术组合，特别是在探测器领域，以及可以部署这些技术的平台的不断扩大，意味着远红外天文学在未来十年内具有范式转变的潜力。在这篇综述中，我们研究了当前和未来的远红外观测平台，包括地基、亚轨道和天基设施，并讨论了技术发展途径，这些途径将使这些平台能够最好地应对21世纪远红外天文学面临的挑战。
2019-01-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Large collaboration in observational astronomy: the Gemini Planet Imager exoplanet survey case
Gemini Planet Imager（GPI）是为Gemini天文台建造的下一代高对比度成像仪。GPI系外行星调查（GPIES）联盟由来自北美、南美和欧洲28个机构的102名研究人员组成。2014年11月，我们开始寻找年轻的木星行星和碎片盘。在本文中，我们讨论了我们如何协调这个庞大的团队所做的工作，以提高该运动的技术和科学生产力，并描述了我们学到的经验教训，可能是有用的，为未来的仪器为基础的天文调查。GPIES的成功主要在于其分散的结构，明确的政策定义，由每个成员签署，以及大量使用现代工具进行通信，交换信息和处理数据。
2016-09-27 astro-ph.IM
The Next Generation of Photo-Detectors for Particle Astrophysics
我们主张支持旨在开发光电倍增管替代品的研究，以便在伽马射线和中微子天文学等大型天体粒子实验中进行光子探测，以及直接暗物质探测器。具体讨论了大面积光阴极微通道板光电倍增器和硅光电倍增器的发展。与现有的玻璃真空光电倍增管相比，这两种技术都有可能表现出提高的光子检测效率。
2009-04-22 astro-ph.IM
Citizen Astronomy in China: Present and Future
公民科学是指由非专业科学家（如业余爱好者或普通公众）进行或参与的科学研究。公民天文学是公民科学的一个典型例子。近几十年来，公民天文学家从技术进步中受益，因为他们填补了专业天文学家在时域观测，视觉分类和数据挖掘等领域留下的科学空白。中国的天文学家在新天体的发现方面做出了显著的贡献，但与西方同行相比，他们似乎对不涉及新发现的研究不太感兴趣，如视觉分类，长期监测天体和数据挖掘。通过对我国公民天文爱好者的问卷调查，发现我国公民天文爱好者以男性（$92\%$）为主，且大多居住在经济发达的省份。很大一部分（$69\%$）受访者是学生和25岁以下的年轻专业人士，这与典型中国互联网用户的职业和年龄分布以及银河动物园等大型国际公民科学项目的用户分布存在显著差异。这表明中国青年一代比一般一代更愿意参与公民天文学研究。此外，我们发现，对天文学的兴趣，学习新知识的愿望，有一个有趣的经验，并在社会上结识新朋友都是中国公民天文学家参与研究的重要驱动因素。这也与西方国家的同行不同。(full PDF格式的摘要）
2017-11-06 astro-ph.IM
Data challenges of time domain astronomy
十多年来，天文学一直处于数据密集型科学技术和方法论发展的最前沿，开展了大型天空调查和虚拟天文台等分布式工作。然而，它面临着新的数据洪流与下一代天气天空调查，这是开放的时间域发现和探索。这既带来了新的科学机遇，也带来了新的挑战，包括机器人望远镜的数据速率和关联数据的指数复杂性，以及用于分类和决策的数据挖掘算法。在本文中，我们描述了如何以信息学为基础的方法，所谓的“第四范式”的科学发现的一部分，正在出现，以处理这些。我们回顾我们的经验与Palomar-Quest和Catalina实时瞬态巡天，特别是，解决与瞬态天文事件（和其他传感器网络）相关的数据的异质性问题，以及如何管理和分析它。
2012-08-13 astro-ph.IM
Machine-assisted discovery of relationships in astronomy
大容量、特征丰富的数据集正在成为21世纪天文学的基础，但对科学发现提出了重大挑战。特别是，确定参数集之间的科学上重要的关系是不平凡的。生物学和地球科学中的类似问题已经导致了可以探索大参数空间并识别潜在的感兴趣的关联集合的系统的发展。在本文中，我们描述了自动发现系统的关系，天文数据集的应用，侧重于进化规划技术和信息理论技术。我们展示了他们的使用与经典的天文关系-赫兹-罗素图和椭圆星系的基本平面。我们还展示了他们如何与二元分类的问题，这是相关的下一代大型天气天空调查，如LSST。我们发现，比较熟悉的技术，如决策树，是可以实现的结果。最后，我们考虑的现实中发现的关系，以及如何将其用于特征选择和提取。
2013-02-20 astro-ph.IM
Hardware-accelerated Inference for Real-Time Gravitational-Wave Astronomy
瞬变天文学领域已经经历了一场革命，第一次引力波探测和多信使观测的到来使它们成为可能。由于首次探测到双黑洞和双中子星并合，引力波天文学的计算需求预计将在未来五年内至少增长两倍，因为全球网络的更大规模的干涉仪将达到设计灵敏度。随着探测器灵敏度的提高，作为多信使后续行动的推动因素，实时提供引力波警报将变得越来越重要。在这项工作中，我们报告了一种用于实时引力波数据去噪和天体物理源识别的深度学习推理的新实现和部署。这是使用通用的推理即服务模型来实现的，该模型能够适应未来对引力波数据分析的需求。我们的实现允许硬件加速器的无缝结合，也使商业或私人（专用）作为一个服务计算的使用。基于我们的研究结果，我们提出了一个范式转变的低延迟和离线计算的引力波天文学。这种转变可以解决峰值使用、可扩展性和可靠性方面的关键挑战，并提供一个特别针对深度学习应用优化的数据分析平台。实现的亚毫秒级延迟也将与任何基于机器学习的实时控制系统相关，这些系统可能在不久的将来和下一代地基激光干涉仪的操作中调用，以及来自此类仪器的数据的前端收集，分发和处理。
2021-08-27 astro-ph.IM gr-qc physics.comp-ph
Investing for Discovery and Sustainability in Astronomy in the 2020s
随着下一个十年的临近，美国天文学界再次评估其未来十年在地面和太空的投资重点。本报告旨在帮助NOAO规划2020年天文学和天体物理学十年调查，回顾了上一次十年调查（Astro 2010）的结果;描述了2018年NOAO社区规划研讨会“NOAO社区在2020年代对科学的需求”中出现的主题;并基于上述内容，为即将到来的审查提供了想法。我们发现，根据过去几十年的经验，对小规模到大规模的举措进行平衡的投资对可持续的未来至关重要。虽然大型设施是保证产生令人信服的科学和发现的“价值”投资，但较小的设施是“成长股”，可能会带来最大的科学爆炸，有时会带来巨大的回报。对数据密集型任务的投资也给社会带来了超越科学的好处。通过培训能够利用数据科学技能解决公共或私营部门问题的科学家，天文学可以为社会提供有价值的服务，为数据能力的劳动力做出贡献。
2019-01-24 astro-ph.IM
THESEUS in the era of Multi-Messenger Astronomy
最近发现的引力波源GW 170817的电磁对应物证明了多信使观测的巨大信息能力。20年代末和30年代初将是多信使天文学的成熟时代。第二代引力波探测器的合并网络，如先进的LIGO和先进的处女座，KAGRA和LIGO-India，将进一步由第三代干涉仪，如爱因斯坦望远镜和/或宇宙探测器的贡献提供动力。预计在全球引力波中可探测到的几个天体物理源将在全电磁频谱中辐射并发射高能中微子，因此需要与地面和空间高能探测器（如CTA，THESEUS，ATHENA），灵敏的中微子探测器（如KM 3 Net，IceCube-Gen 2）和大型光学设施（如E-ELT）的强大协同作用。在这份报告中，我们回顾了忒修斯在这一令人兴奋的背景下的基本作用。
2018-02-05 astro-ph.IM
LOFAR, LEAP and beyond: Using next generation telescopes for pulsar astrophysics
射电天文学从技术进步中受益匪浅，今后将继续受益。事实上，我们正在经历一场射电天文学方式的革命，因为我们的仪器现在允许我们直接“探测”光子。这将产生巨大的影响，因为我们可以从数字电子、电信和计算的持续进步中受益匪浅。其结果是可观测带宽、FoVs、频率覆盖范围和收集区域的显著增加。全球的努力将最终导致SKA成为世界上最大和最强大的望远镜。像LOFAR、LEAP等项目将彻底改变天体物理学和基础物理学的许多领域。对双星的观测将在这些科学努力中发挥核心作用。我们在这里简要总结了一些最近的科学发展，帮助我们确定我们的期望，新一代的射电望远镜的脉冲星天体物理学。
2010-09-10 astro-ph.GA astro-ph.IM
The Nonbinary Fraction: Looking Towards the Future of Gender Equity in Astronomy
性别平等是天体物理学领域面临的最大问题之一，人们对解决天文学领域的性别差距问题有着广泛的兴趣。这些主题的许多研究都是由专业天文学家进行的，他们对性别研究和社会学等领域的研究相对不熟悉。因此，他们采用了一种规范性的性别观点，即“男性”或“女性”的二元选择，使那些性别不符合这种模式的天文学家完全脱离了这种研究。性别的简化框架和过分强调量化作为性别化现象的指标，对边缘化性别的人有害，特别是那些生活在种族、残疾和社会经济地位等多重边缘化轴心交叉点的人。为了使天文学界在我们进入下一个十年时能够最好地为其边缘化成员服务，必须发展一种新的范式。本文旨在通过建议更好的调查做法和基于更复杂的性别方法的机构政策，解决天文学中性别平等的未来。
2019-07-10 astro-ph.IM physics.soc-ph
The World Space Observatory Ultraviolet (WSO-UV), as a bridge to future UV astronomy
紫外天文学是空间天文学的一个重要分支。在过去的几十年里，几十个短期的太空紫外线实验以及长期的观测站带来了关于宇宙物理和化学的非常重要的知识。遗憾的是，大多数空间机构在今后10至15年内没有计划发射大型紫外线观测站。相反，未来的大型UVOIR天文台不会早于2030年代出现。本文简要介绍了各团体提出的项目。我们的结论是，世界空间天文台-紫外线（WSO-UV）将是今后十年中唯一一个具有与哈勃空间望远镜类似能力的2米级紫外线望远镜。WSO-UV已在以前的出版物中详细描述，本文更新了其仪器的主要特点和整个项目的现状。它还涉及已列入WSO-紫外线核心计划的主要科学主题，使该核心计划与紫外线天文学的现状非常相关。最后，我们还在这里提出了地面部分的架构，将实现这一计划。
2018-02-19 astro-ph.IM
Mid-infrared astronomy with the E-ELT: Performance of METIS
我们目前的METIS，中红外欧洲极大望远镜（E-ELT）成像仪和摄谱仪的性能建模的结果。METIS由NOVA（荷兰）、英国天文技术中心（英国）、MPIA海德堡（德国）、CEA Saclay（法国）和KU Leuven（比利时）组成的联合体设计，将覆盖L、M和N波段的大气窗口，并将提供成像、中等分辨率狭缝光谱学（R~1000-3000）和高分辨率积分场光谱学（R~ 100，000）。我们的模型使用了一套详细的输入参数，包括场地特征和大气剖面、光学设计、热背景和最新的红外探测器规格。我们表明，METIS将带来一个数量级的灵敏度和分辨率的改善，目前的地基IR设施，使中红外灵敏度的微Jansky制度。作为唯一提出的覆盖整个光谱区域的E-ELT仪器，以及唯一计划在地面或太空中使用的中红外高分辨率积分场单元，METIS将在未来十年内开辟红外天文学的巨大发现空间。
2010-06-24 astro-ph.IM
