JVOの研究開発（コスミックストリング探査への応用）V04b 1,8 1 1 1 1 1 1 1 白崎裕治、田中昌宏、本田敏志、大石雅寿、水本好彦、矢作日出樹、小杉城治、柏川伸成 2 、松崎英一 3 4 、安田直樹、長島雅裕、増永良文5、石原康秀6、阿部勝巳6、堤純平6、中本啓之7、森田康裕7、小林佑介7 、吉田徳夫7 (セック) (1)国立天文台, (2) 東工大･理, (3)東大宇宙線研, (4) University of Durham, (5) 御茶ノ水女子大（６）富士通 (7) セック (8) [email protected] JVO の発表資料は１．概要 http://jvo.nao.ac.jp/ から入手できます。図１．コスミック･ストリングの発達シミュレーション。バーチャル天文台（VO）により世界中のデータベースが相互接続されるようになると、様々な観測装置によって得られたデータを容易に検索し取得することが可能となります。本ポスターでは VO の解析機能についての実装方式を検討するために、サイエンスユースケースの例として、「撮像データによるコスミックストリングの検出」を取り上げ、そのための解析ツールを Japanese Virtual Observatory (JVO) へ実装し、その試験を行った結果を紹介します。２．バーチャル天文台の利用によるデータベース天文学データベースデータデータ VOへのデータ集中を避けるため、データ本体は必要な時に必要なだけ直接データサーバへとりにいくようにする。コスミック・ストリングは初期宇宙の膨張に伴って生じる相転移により形成されると考えられている位相欠陥の一つであり、線状やリング状の高密度物質として広く宇宙空間に分布していることが予想されています。（図１）コスミック・ストリングの存在を観測的に検証することができれば、初期宇宙の進化モデルや素粒子理論に対して強い制限が与えられます。コスミックストリングが GUT スケールのエネルギー密度を持っているとすると、その背景天体は重力レンズ効果により 5 秒角程度の離角の二重像として観測されますので、それらを通じて間接的にストリングの存在を調べることが出来ます。データベースを利用した研究を行おうとした場合に最初にぶち当たる壁は何でしょう。ストリングがペア天体を結ぶ線に対して直交する向きにあると仮定。 P2 P3 • データを取ってきたけど、それだけでディスクが一杯。解析結果を保存するデータ領域がありません。仮定したストリングの延長線が P1-P3 の場合のように交わる場合は p-q (大きい角度の方)で重みを計算。 P1 データデータベース解析結果解析手順書解析指示図２. ストリング配置パラメータの定義。明るさ、カラー、形状がともに似ている、離隔が５秒角以下のペア天体を選択し、それらの並び方と向きのコヒーレンス度の大きさからストリングが存在するかを判断します。コヒーレンス度 S を以下の方法で計算します。（図２参照） 1. i 番目のペア天体 Pi について考える。バーチャル天文台により上にあげられた困難が解決されます。 • データサービスプロトコルの共通化をはかり、データベースサーバや解析サーバの自動連携を実現します。 • 解析ツールをグリッドサービスとして公開し、インストール作業等の手間を省きます。 • データは必要なときに必要なだけデータサーバへとりに行きます。解析結果のみを保存すればよいので、ディスク容量の心配はいりません。 •データ検索･解析指示 •レジストリ検索 •結果グリッドサービスによる遠隔サービス呼び出し。 VO コントローラ • SQL パーサ • スケジューラ • エクゼキュータ Grid サービス OAI-PMH レジストリ • サービスの内容 • アクセスURL • GWSDL URL Grid サービス Grid サービス OAI-PMH メタDB SPCam 画像 DB データサービス間でのデータ受け渡し Grid サービス OAI-PMH OAI-PMH メタDB メタDB SPCam カタログDB 図３．実装のダイアグラムサービス情報の登録方法サービス情報の公開場所インターフェイス情報の記述法サービス実行方式サービス実行言語データ転送方式解析サービス • 二重像探しサービス • ストリング検出サービス • カタログ作成サービス … OAI-PMH 等 Registry GWSDL Grid サービス Any （Java を仲介） Soap, RFT, GSI-SFS 未実装実装済実装済実装済実装済実装済表１．解析サービスの実装方式過去に作られた解析ツール資産を有効に活用できるよう、実装するにあたって以下の点を考慮しました。 • どのような言語の解析サービスでも利用可能なこと。 • 柔軟性の高いインターフェイス記述方式。 • 便利な解析ツールが公開されているけど、それらを自分のマシンにインストールするのが大変。使い方も難しい。データベースユーザインターフェイス Tomcat + Struts (Servlet, JSP, Java Beans) 様々な言語で書かれている過去の解析ツールを利用するには不可欠です。 • 使いたいデータが色々なところにあって、取ってくるのが大変。解析結果 Tomcat container Grid Service & GSI-SFS RFTP HTTP/GET・POST HTTP/GET(OAIPMH) http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/cs_evol.html ４. パターン認識によるストリング探査データユーザ＠ウェッブブラウザ未実装また、そうして得られたデータから科学的な発見を行うためのデータベースと連携した解析環境を提供することもバーチャル天文台の目的の一つです。データベース５. JVOへの実装３．コスミックストリング 2. j 番目のペア天体 (i ≠j) Pj に対応するストリングの向きと i 番目のストリングのなす角が qij であるとき 3. Pi と Pj についての重みを Wij = exp(-qij/q0) とする。 4. Si = Wi0 + Wi1 + … + Wij + … (i ≠ j) 5. S = S0 + S1 + S2 + … こうして求めたコヒーレンス度をストリングが存在しない場合のコヒーレンス度と比較し、十分大きな値をとる天空領域を探します。解析の種類によって様々な入出力形式が考えられます。 • サービスの公開、JVOからの呼び出しが容易なこと。誰もが自分の作った解析サービスを容易に公開でき、誰もが公開解析サービスを自由に遠隔利用できる環境を提供します。 • Globus TK3 によるグリッドサービスは Java で記述する必要がありますが、Java から外部コマンドを実行することにより、どのような言語でかかれたプログラムでも遠隔実行できます。 • 解析サービスのインターフェイス仕様を GWSDL というグリッドサービスの標準仕様に則って記述しました。 • 解析サービスに関するあらゆるデータを XML データベース (Registry) に登録しました。解析サービスの呼び出しに必要な情報はすべて、Registry から得ることができます。 • 実行手順書を作ることにより全自動でデータベースにアクセスし、その結果を解析サービスに渡すことも可能にする予定です。 • すばる解析システムDASHや SDSSデータベースとも連携しコスミックストリングの自動探査を行う予定です。図４. コスミックストリング探しの結果。数値銀河カタログ（長島、矢作、榎）を利用し、コスミックストリングによるレンズ効果をシミュレートした。