精确估计光度函数新方法 有望揭开诸多宇宙奥秘

仙仙

基于现代统计学中的核密度估计原理，近期中国科学院云南天文台与英国牛津大学研究人员合作，提出了一种精确估计光度函数的普适方法，这对于统计研究星系、活动星系核等河外天体的演化性质有着重要价值。美国天文学会会刊《天体物理学杂志》系列增刊在线发表了这一成果。


光度函数是一个非常基本的统计量，它反映宇宙中某类天体的数密度随红移和光度的变化情况。准确确定各类天体的光度函数及其演化一直是天文学中的重要课题。估计光度函数的方法主要分为参数方法和非参数方法。参数方法需要假设光度函数的形式，通过拟合观测数据得到光度函数的参数，但缺点是模型依赖。


中国科学院云南天文台袁尊理博士、王建成研究员与英国牛津大学马特·贾维斯教授等人基于统计学领域对核密度估计研究的最新成果，通过克服样本选择效应导致的边界偏差等一些难题，提出了一种估计光度函数的新方法。新方法具有诸多优点，包括不需要假设光度函数的形式，可以最大限度的利用数据信息；估计结果是连续和光滑的函数，能精细反映光度函数的峰值、拐点等重要特征；结合贝叶斯方法，能可靠地估计光度函数的计算误差；灵活性高，可拓展用于估计多变量的光度函数。总之，新方法兼有参数方法和非参数方法的优点。


他们还利用蒙特卡洛模拟，发现新方法的估计精度要比经典的binning方法高出近一个数量级，而且稳定性也要显著优于旧方法。目前，袁尊理等人正在着手将新方法用于由马特·贾维斯教授领导的MIGHTEE巡天数据，以期精确估计射电源的光度函数，揭示射电星系的宇宙学演化规律。