[論文レビュー] A virtual observatory for photoionized nebulae: the Mexican Million Models database (3MdB)

C. Morisset, G. Delgado-Inglada+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 17, 2014

Atmospheric Ozone and Climate被引用数 13

ひとこと要約

メキシコのミリオンモデルデータベース（3MdB）は、CLOUDYでシミュレートされた星雲スペクトルを100万件以上も含む、公開アクセス可能なMySQLホスティング型のバーチャルオブザーバトリで、研究者がさまざまな恒星間物質の条件下で発光線強度、イオン分率、その他の出力を効率的に照会できる構造化されたアクセスを提供する。これにより、恒星間物質研究分野におけるデータの発見可能性と再利用性が著しく向上する。

ABSTRACT

Photoionization models obtained with numerical codes are widely used to study the physics of the interstellar medium (Planetary Nebulae, H II regions, etc). Grid of models are performed to understand what are the effects of the different parameters used to describe the regions on the observables (mainly emission line intensities). Most of the time, only a small part of the computed results of such grids are published, and they are sometimes hard to obtain in a user-friendly format. We present here the Mexican Million Models dataBase (3MdB), an effort of resolving both of these issues in the form of a database of photoionization models, easily accessible throught the MySQL protocol, and containing a lot of usefull outputs from the models, such as the intensities of 178 emission lines, the ionic fractions of all the ions, etc. Some examples of the use of the 3MdB are also presented.

研究の動機と目的

• 使いやすい形式での包括的でアクセス可能な光電離モデルグリッドの不足を解消すること。
• 通常の論文では省かれることが多く、長期的かつ持続可能な形で広範なモデル出力を提供すること。
• 標準化されたデータベースプロトコルを用いて、大規模な光電離モデルデータに対して複雑なフィルタリングクエリを実行できるようにすること。
• 複数のプロジェクトにまたがるモデル結果の共有と再利用を支援する、中央集権的かつ拡張可能なプラットフォームを科学コミュニティに提供すること。
• 将来的にバーチャルオブザーバトリエコシステムに統合され、より広範な相互運用性と発見可能性を実現するための準備をすること。

提案手法

• CLOUDYコードからの光電離モデル出力を、効率的な照会を可能にするMySQLリレーショナルデータベースに格納すること。
• すべてのプロジェクトにわたって一貫したフィールドを設け、178本の発光線強度と全イオンのイオン分率を含む構造を採用すること。
• SQLを用いて標準的かつ再利用可能なクエリインターフェースを実装し、電離パラメータ、温度、または線比などに応じたデータのフィルタリング抽出を可能にすること。
• データベースドライバに依存しない、複数の出力形式（CSV、XML、HTML）をサポートすること。
• データベースエンジンからクエリインターフェースを分離することで、将来的なより効率的なSQLシステムへの移行を可能にし、データの持続的保存と移植性を確保すること。
• 将来的に他のコード（例：MAPPINGS、MOCASSIN）のモデルを含め、公式なバーチャルオブザーバトリサービスとして統合する計画を策定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大規模な光電離モデルグリッドは、どのようにして天文コミュニティがよりアクセス可能で再利用可能なものにすることができるか？
• RQ2 従来の科学論文に一部のモデル結果しか発表しないという制限は何か？
• RQ3 中央集権的かつ構造化されたデータベースは、星雲天文学研究の再現性と柔軟性を向上させることができるか？
• RQ4 標準化されたプログラムによるモデル出力へのアクセスは、H II領域および惑星状星雲における発光線比の分析をどの程度向上させることができるか？
• RQ5 計算モデル出力は発表後にしばしば失われたりアクセス不能になったりするが、それらの長期的データ持続性をどのように実現できるか？

主な発見

• 3MdBは、CLOUDYを用いて計算された100万件を超える光電離モデルをホスティングしており、1モデルあたり2,600以上のパラメータと出力が含まれる。
• MySQLプロトコルを介した複雑なフィルタリングクエリが可能で、CSV や XML といったユーザーフレンドリーな形式で結果を返却できる。
• 例としてのクエリでは、電離度や密度領域に応じて診断用線比（例：O III 5007/Hβ、N II 6584/Hβ）を抽出・比較する能力が示された。
• データベースの分析から、T > 10,000 K の条件下で観測される <T>_{N+/N} / <T>_{O++/O} の高い値は、電離構造の要因ではなく、高密度クラスターによるものである可能性が示された。
• HII_CHIm、CALIFA、PNe_2014、DIG_HR などの複数のプロジェクト間で一貫した比較が可能であり、結果の散らばりパターンは log(U) と SED の変動に依存することが判明した。
• 3MdBはBSD-newライセンスで公開されており、直接のデータベースアクセスは要請に応じて可能で、将来的なリリースに向けてWebインターフェースの開発が計画されている。