[論文レビュー] LSST Science Collaborations Observing Strategy White Paper: "Science-driven Optimization of the LSST Observing Strategy"

Marshall, Phil, Philip J. Marshall+28 more|arXiv (Cornell University)|Aug 14, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 110

ひとこと要約

本コミュニティの白書はLSSTのカデンス（観測戦略）が科学成果に与える影響を形式化し、カデンスを評価する指標フレームワーク（MAF）を導入し、時系列および動体科学を最適化するためのローリングカデンスの探索を提言します。

ABSTRACT

The Large Synoptic Survey Telescope is designed to provide an unprecedented optical imaging dataset that will support investigations of our Solar System, Galaxy and Universe, across half the sky and over ten years of repeated observation. However, exactly how the LSST observations will be taken (the observing strategy or "cadence") is not yet finalized. In this dynamically-evolving community white paper, we explore how the detailed performance of the anticipated science investigations is expected to depend on small changes to the LSST observing strategy. Using realistic simulations of the LSST schedule and observation properties, we design and compute diagnostic metrics and Figures of Merit that provide quantitative evaluations of different observing strategies, analyzing their impact on a wide range of proposed science projects. This is work in progress: we are using this white paper to communicate to each other the relative merits of the observing strategy choices that could be made, in an effort to maximize the scientific value of the survey. The investigation of some science cases leads to suggestions for new strategies that could be simulated and potentially adopted. Notably, we find motivation for exploring departures from a spatially uniform annual tiling of the sky: focusing instead on different parts of the survey area in different years in a "rolling cadence" is likely to have significant benefits for a number of time domain and moving object astronomy projects. The communal assembly of a suite of quantified and homogeneously coded metrics is the vital first step towards an automated, systematic, science-based assessment of any given cadence simulation, that will enable the scheduling of the LSST to be as well-informed as possible.

研究の動機と目的

• LSSTの観測戦略の変更が広範な科学目標にどう影響するかを定量化する。
• 各科学ケースのカデンスを評価する定量的指標（MAF）を開発し、共有する。
• 科学プロジェクトごとにFoMを定義してカデンスを比較する。
• カデンス最適化とコミュニティの意見を取り入れる、モジュール式で公表可能なフレームワークを推進する。
• 特定の科学成果を向上させる可能性のある新規カデンス概念（例：ローリングカデンス）を探究する。）

提案手法

• 基準戦略とバリアントの下で、LSST Operations Simulator (OpSim) を用いて現実的な10年間の観測カデンスを生成する。
• 複数の科学調査を支えるカデンスを評価するために Metric Analysis Framework (MAF) を用いる。
• 科学固有の診断指標とFoMを定義・適用してカデンスを比較する。
• MAF Python API に対して指標をコード化し、コミュニティ利用のためオンラインリポジトリで共有する。
• 白書をモジュール式のセクションとして構成し、各科学プロジェクトごとに1つのFoMを設けて公表可能な分析を可能にする。
• LSSTのスケジューリングプロセスを継続的に informing するリビングドキュメントアプローチを活用して、情報を提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LSSTの観測カデンスの変動は、ベースラインおよび拡張された科学目標を達成する能力にどのように影響するか。
• RQ2 各科学ケースのカデンスの性能を最もよく捉える指標は何か。
• RQ3 複数のLSST科学テーマの成果を同時に向上させる、科学最適化されたカデンスは見つかるか。
• RQ4 ローリングカデンスと非均一な天空タイル配置は時間領域および動く天体科学をどのように改善できるか。
• RQ5 最終LSST観測スケジュールの決定プロセスにコミュニティの意見をどのように組み込むべきか。

主な発見

• 特に、空の空間的に均一な年次タイル化からの逸脱を検討する動機があり、ローリングカデンスは複数の時系列・動体プロジェクトに利益をもたらす可能性が高い。
• コミュニティ開発のMAF指標の一式は、異なるカデンスを評価する定量的な枠組みを提供する。
• 指標の名簿とFoMは、異なる科学目標の直接的な（とはいえ必ずしも普遍的でない）比較を可能にする。
• 本論文は結果を伝え、スケジュールの継続的改善を導くリビングドキュメントアプローチを提示する。
• OpSimはカデンステストの現実的な基盤として機能し、LSSTスケジューラおよび関連ソフトウェアの開発に情報を提供する。
• 方法論は、メトリクスが成熟するにつれてスナップショット論文として抽出できる、モジュール式で公表可能な分析を強調する。