Проект Asteroids@home … Есть ли в нем что-то ценное?

Почему появилась эта заметка?
Проект работает уже несколько лет, и в ходе знакомства с ним мне пришлось искать людей, независимых экспертов, так сказать, которые могли бы пояснить имеется ли потенциальная (и реальная) польза от этого проекта? Стоит ли тратить свои мощности и время на помощь ему. Таким консультантом для меня оказался Леонид Еленин, российский астроном, открыватель нескольких комет и астероидов. Т.е. человек не по наслышке знакомой с интересующей нас темой. Вот и появилась мысль собрать «в кучу» информацию о проекте и его комментарии, данные как в специализированных форумах, так и в личной переписке, для того, чтобы суть этого проекта стала немного яснее.

Для начала немного о проекте (вольный перевод с сайта проекта)

Проект добровольных распределенных вычислений Asteroids@home занимается тем, что пытается выяснить ранее неизвестные параметры различных астероидов. На сегодняшний день известны сотни тысяч астероидов и каждый день происходит открытие десятков и сотен новых объектов. Хотя общее количество известных астероидов велико, о физических свойствах отдельных объектов известно очень мало. Для значительной части «населения» известен только размер тел. Другие физические параметры (форма, период вращения, направление оси вращения, …) известны только для нескольких сотен объектов.

Идея проекта состоит в том, что астероиды обычно имеют неправильную форму и при этом вращаются, поэтому количество солнечного света, которое они рассеивают по направлению к наблюдателю, меняется со временем. Это изменение яркости во времени называется световой кривой. Форма световой кривой зависит от формы астероида, а также от геометрии обзора и освещения. Если будет собрано достаточное количество световых кривых, наблюдаемых при различных геометриях, то можно восстановить уникальную физическую модель астероида ​​методом обращения световых кривых.

Проект Asteroids@home имеет цель значительно расширить наши знания о физических свойствах астероидов. Приложение BOINC использует фотометрические измерения астероидов, наблюдаемые профессиональными съемками. Данные обрабатываются с использованием метода инверсии светового изгиба, и получается трехмерная модель формы астероида вместе с периодом вращения и направлением оси вращения.

Поскольку фотометрические данные, полученные при съемках всего неба, обычно невелики во времени, период вращения не является «видимым» непосредственно в этих данных, и необходимо провести сканирование огромного пространства параметров, чтобы найти наилучшее решение. В таких случаях инверсия световой кривой занимает очень много времени, и распределенные вычисления — единственный способ эффективно справиться с фотометрированием сотен тысяч астероидов. Более того, чтобы выявить систематические ошибки в методе и восстановить реальное распределение физических параметров в популяции астероидов, необходимо обработать большие наборы данных «синтетических» (искусственных) популяций.

Проект неоднократно публиковал данные о полученных результатах. И вот в конце сентября 2019 года были опубликованы сотни новых полученных моделей астероидов. доступен на arXiv и скоро должен появиться в журнале Astronomy and Astrophysics.

Там сказано, что:

«…Свойства вращения (направление оси вращения и период вращения) и модели грубой формы астероидов могут быть восстановлены по их интегрированной яркости при измерении по различным геометриям обзора. Эти физические свойства необходимы для создания общей картины структуры и динамического развития основного пояса. Количество моделей формы и вращения может быть увеличено не только при наличии новых данных, но также путем объединения независимых наборов данных и их инвертирования. Нашей целью было получить новые модели астероидов путем обработки легкодоступной фотометрии. Мы использовали фотометрию астероидов, собранную в базе данных фотометрии Обсерватории Лоуэлла с фотометрией из второго Выпуска данных Gaia. В обоих источниках доступны данные для, примерно, 5400 астероидов. В рамках проекта распределенных вычислений Asteroids@home мы применили метод инверсии кривой блеска к каждому астероиду, чтобы найти его модель выпуклой формы и состояние вращения, которое соответствует наблюдаемой фотометрии. Из-за ограниченного числа точек данных Gaia DR2 и низкой фотометрической точности данных Лоуэлла нам удалось получить уникальные модели только для ~ 1100 астероидов. Тем не менее, 762 из них — новые модели, которые значительно расширяют текущую базу данных о 1600 моделях астероидов. Наши результаты демонстрируют важность комбинированного подхода к инверсии астероидной фотометрии. Хотя наши модели в целом согласуются с моделями, полученными путем раздельной инверсии данных Лоуэлла и Гайи, комбинированная инверсия является более надежной, параметры модели более ограничены, и во многих случаях уникальные модели можно реконструировать, когда одних отдельных наборов данных недостаточно.»

На Астрофоруме о проекте насколько раз высказался Леонид Еленин ( LeonidOS ), который знаком с некоторыми из организаторов этого проекта. Свожу тут воедино его ответы из личной переписки и посты с форума. Его согласие мной было получено.

17 ноября 2019:

Надеюсь в те 1100 астероидов, входят те, для которых период, ось вращения и форма уже были восстановлены. Данные Лоувелла действительно очень слабые с точки зрения фотометрами, а у Гайи слишком разряженные ряды. Я работал с несколькими кривыми блеск из сотен точек просто для определения периода вращения, для определения формы нужны десятки кривых блеска с хорошим покрытиям по фазовым углам, особенно важны кривые при больших фазовых углах.

23 ноября 2019:

Работа интересная и до ее прочтения, я относился к проекту с бОльшим скептицизмом.
Приводится сравнение с базой LCDB, т.е. с данными, полученными «классическим» способом. И в большей степени они совпадают.
С восстановлением формы, конечно, вопросов уже больше. Ведь для этой задачи нужны не абы какие данные, а кривые блеска полученные на больших фазовых углах. А при малых фазовых углах мы практически не получаем информации о форме. В целом, эта задача близка к черной магии и вызывает большое число вопросов.
Рад что проект не заглох и работа идет.

На днях проект опубликовал новые полученные данные на arXiv.

Опять «вольный» перевод:

Модели астероидов, восстановленные по фотометрии ATLAS

Дж. Дюреч , Дж. Тонри , Н. Эразмус , Л. Денно , А. Н. Хайнце , Х. Флюеллинг , Р. Ванко

Система последнего предупреждения о столкновении с землей астероидов (ATLAS) — это обзор всего неба, в первую очередь направленный на обнаружение потенциально опасных астероидов, сближающихся с Землей. Помимо астрометрии астероидов, он также производит их фотометрические измерения, которые содержат информацию о вращении астероидов и их форме. Чтобы увеличить текущее количество астероидов с известной формой и состоянием вращения, мы реконструировали модели астероидов на основе фотометрии ATLAS, которая была доступна примерно для 180 000 астероидов, наблюдавшихся в период с 2015 по 2018 год. Мы использовали метод инверсии кривой блеска, реализованный в Asteroid@home по обработке фотометрии ATLAS примерно для 100 000 астероидов с более чем сотней отдельных измерений яркости. Сканируя период и пространство параметров полюса, мы выбрали наиболее подходящие модели, которые, согласно нашей настройке, единственное решение обратной задачи. Мы получили ~ 2750 уникальных моделей, 950 из них уже реконструированы по другим данным и опубликованы. Остальные 1800 моделей новые. Около половины из них являются лишь частными моделями с неограниченной эклиптической долготой полюса. Наряду с формой и вращением мы также определили для каждого смоделированного астероида его цветовой индекс с помощью голубого и оранжевого фильтра, использованного в обзоре ATLAS. Мы также показываем корреляции между показателем цвета, альбедо и наклоном функции фазового угла. Текущий анализ — это первая инверсия фотометрии астероидов ATLAS, и это первый шаг в использовании огромного научного потенциала, которым обладает фотометрия ATLAS. ATLAS продолжает наблюдения, и в будущем эти данные вместе с другими независимыми фотометрическими измерениями.

Опять же за комментариями обратился к Леониду, как специалисту в данной и смежных областях. 23 октября он прокомментировал эту новость таким образом:

Статью прочел. Вопросов нет. Для определения оси вращения, а тем более формы, нужны длинные ряды измерений при максимальном диапазоне фазовых углов, причем при малых ФУ измерения для восстановления формы практически бесполезны. Они отмечают, что данных то много, но форму смогли рассчитать лишь для 3000 объектов. Проект мне нравится, если бы я сейчас работал с BOINC, то, наверное, отдал бы ему предпочтение. Тем более да, некоторых из авторов знаю лично.

Затем разговор перешел на тему использования ГПУ в расчетах, чем сейчас и занимаются организаторы проекта:

Конечно, дело интересное. Я кстати, до реконструкции формы так и не дошел. Определял период вращения и ориентацию оси вращения. Форма — это немного магия и там да, нужно много вычислений. Графкарты самое то для этого.

Для чего я тут это всё написал. Проекты распределенных вычислений часто упрекают в отсутствии реальных результатов. Возможно часто оно так и есть. Но вот в данном случае, получается нечно интересное. Причем, как видите, в том числе и по мнению тех, кто достаточно хорошо и профессионально разбирается в данной теме.