E-Locus - Ιδρυματικό Καταθετήριο Πανεπιστημίου Κρήτης - Quantitative diagnostic tools for the characterization of neutron star and black hole compact objects, and their accretion states, in NuSTAR, Chandra, and XMM-Newton data

Αρχική Quantitative diagnostic tools for the characterization of neutron star and black hole compact objects, and their accretion states, in NuSTAR, Chandra, and XMM-Newton data

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

[Προσθήκη στο καλάθι]

Κωδικός Πόρου

000410263

Τίτλος

Quantitative diagnostic tools for the characterization of neutron star and black hole compact objects, and their accretion states, in NuSTAR, Chandra, and XMM-Newton data

Άλλος τίτλος

Ποσοτικά διαγνωστικά εργαλεία για τον χαρακτηρισμό των συμπαγών αντικειμένων συστημάτων αστέρων νετρονίων και μελανών οπών, και των καταστάσεων προσαύξησής τους, σε δεδομένα από NuSTAR, Chandra, και XMM-Newton

Συγγραφέας

Μαραγκάκης, Γεώργιος Μιλτιάδης Ε.

Σύμβουλος διατριβής

Ζέζας, Ανδρέας

Περίληψη

Αναπτύσσουμε δισδιάστατα και, για πρώτη φορά, τρισδιάστατα διαγνωστικά διαγράμματα για τον χαρακτηρισμό atoll πηγών (atoll sources) (μία κατηγορία μικρής μάζας διπλών συστημάτων ακτίνων Χ που αποτελούνται από αστέρες νετρονίων - low-mass neutron star X-ray binaries), και διπλών συστημάτων ακτίνων Χ που αποτελούνται από μελανές οπές (black hole X-ray binaries - BHXBs), με βάση τα συμπαγή τους αντικείμενα, και τις καταστάσεις προσαύξησής τους (accretion states), για παρατηρήσεις με τα αστεροσκοπεία ακτίνων Χ NuSTAR, Chandra, και XMM-Newton. Το δείγμα μας αποτελείται από χαρακτηρισμένα RXTE φάσματα (2685 από 34 atoll πηγές, και 1772 από 6 BHXBs), τα οποία έχουν υποστεί επεξεργασία χρησιμοποιώντας δεδομένα βαθμονόμησης (calibration data), προκειμένου να προσομοιωθούν τα φάσματα που θα είχαν καταγραφεί με τα αστεροσκοπεία ακτίνων Χ που εξετάζουμε. Με δεδομένη την τοπολογία αυτών των ταξινομημένων παρατηρήσεων στα διαγράμματά μας, τα οποία περιλαμβάνουν hardness ratios, και ρυθμό καταγραφής φωτονίων (count rate), δημιουργούμε διαγνωστικούς χάρτες για την κατηγοριοποίηση μη ταξινομημένων διπλών συστημάτων ακτίνων Χ. Τα βέλτιστα διαχωριστικά υπερεπίπεδα (hyperplanes) προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο Support Vector Machine (SVM) (Cortes & Vapnik 1995) στο δείγμα μας, ο οποίος εφαρμόζεται με το scikit-learn library στην Python. Εξετάζουμε την επίδραση πέντε διαφορετικών kernel συναρτήσεων, και συγκεκριμένα, γραμμική, RBF (radial basis function - Γκαουσιανή), και πολυωνυμική δεύτερου, τρίτου, και τέταρτου βαθμού. Έπειτα, εφαρμόζουμε το SVM μοντέλο σε ολόκληρο το δείγμα, βάσει του οποίου καθορίζονται τα σύνορα (decision boundaries), και ποσοτικοποιούμε την επιτυχία των εργαλείων μας υπολογίζοντας το κλάσμα των true positives (x-τύπου δεδομένα σωστά ταξινομημένα ως x-τύπου). Βασισμένοι σε αυτή την ανάλυση, προτείνουμε διαγνωστικά εργαλεία που προσφέρουν βέλτιστη ταξινόμηση, τα περισσότερα από τα οποία βρίσκουμε να είναι τρισδιάστατα. Συμπεραίνουμε ότι ο βαθμός επιτυχίας των διαγνωστικών για τον NuSTAR είναι πολύ καλός, ένα αποτέλεσμα που υποδηλώνει ότι ο NuSTAR είναι ένα πολύ ισχυρό όργανο για τον χαρακτηρισμό atoll πηγών, και BHXBs. Από την άλλη πλευρά, τα διαγνωστικά για τον Chandra, και τον XMM-Newton προσφέρουν ορισμένα χρήσιμα αποτελέσματα, αλλά είναι γενικώς αξιοσημείωτα λιγότερο αποδοτικά στην κατηγοριοποίηση άγνωστων πηγών. Συνεπώς, επιβεβαιώνουμε τη συσχέτιση μεταξύ του ενεργειακού εύρους των ζωνών στις οποίες λειτουργούν τα αστεροσκοπεία ακτίνων Χ, και της αποτελεσματικότητάς τους στην αναγνώριση των ιδιοτήτων πηγών ακτίνων Χ. Επιπροσθέτως, προτείνουμε έναν αριθμό μελλοντικών προσεγγίσεων για περαιτέρω ανάπτυξη των διαγνωστικών εργαλείων που παρουσιάζουμε. Τα διαγνωστικά αυτά μπορούν, τελικά, να μας επιτρέψουν να ελέγξουμε μοντέλα προσαύξησης, και μοντέλα σύνθεσης πληθυσμών (population synthesis models), να αξιολογήσουμε φαινομενολογικά αποτελέσματα, να συνάγουμε πληροφορίες για πληθυσμούς ακτίνων Χ σε γαλαξίες μεγάλου redshift, και να αποκτήσουμε μία βαθύτερη κατανόηση της φυσικής των πηγών ακτίνων Χ.

Φυσική περιγραφή

ix, 63 σ. : ; : σχεδ., πίν., εικ. (μερ. έγχ.) ; 30 εκ.

Γλώσσα

Αγγλικά

Θέμα

Astronomical satellite

Atoll source

Atoll πηγή

Neutron star

Support vector machine

X-ray astronomy

X-ray binary