In meiner Forschung kombiniere ich Methoden aus den Bereichen des Maschinellen Lernens und des Deep Learnings mit multimodalen Fernerkundungsdaten.
Daraus entstehen Anwendungen, die es erlauben, systematisch Informationen aus grossen Datensätzen zu extrahieren und diese für interdisziplinäre Problemstellungen nutzbar zu machen.
Einen Fokus lege ich dabei auf die Effizienz der verwendeten Methoden, wodurch diese auf relativ kleinen Datensätzen und mit einfacher Rechnerinfrastruktur trainiert und verwendet werden können.
Im Folgenden zeige ich Beispiele aus meiner Forschung:
Im Rahmen des MANOS-Programms habe ich an einer automatisierten Datenanalyse-Pipeline für kalibrierte Asteroiden-Photometrie und Astrometrie aus Bilddaten gearbeitet. Diese Pipeline, die auf jede Art von Punktquellenbeobachtungen angewendet werden kann, befindet sich nun in einem stabilen Zustand und ist über GitHub verfügbar.
Für Details zur Pipeline verweisen Sie bitte auf die offizielle Veröffentlichung (siehe unten).
Bibliographie Mommert, M. (2017), “PHOTOMETRYPIPELINE: An automated pipeline for calibrated photometry”, Astronomy and Computing, 18, 47., publication, arxiv
Eine langjährige Frage ist diese: Wie viele Asteroiden – insbesondere erdnahe Asteroiden (NEAs) – waren in der Vergangenheit Kometen? In der klassischen Vorstellung haben Kometen Oberflächen-Eis und bilden in der Nähe der Sonne Schweife und Komas; Asteroiden sind einfach Steine im Weltraum. In den letzten Jahren sind die beiden Klassifikationen weniger klar geworden.
Kometen können auf Bahnen geraten, die sie der Erde nahebringen. Wir können sie beobachten. Aber was passiert mit ihnen, nachdem sie eine Weile dort verbracht haben? Bei einigen Kometen, wie ISON, ist es tödlich, der Sonne nahe zu sein; sie zerfallen einfach und verschwinden. Bei anderen Kometen im erdnahen Raum führt die Strahlung der Sonne dazu, dass sie ihr Oberflächen-Eis schnell verlieren, und schließlich inaktiv werden - sie sind tote oder schlafende Kometen. Da die Oberflächen von Kometen sehr niedrige Albedos haben, sehen diese toten Kometen einfach wie Asteroiden mit niedrigem Albedo aus und sind wirklich schwer zu identifizieren.
...
Das Verständnis der Zusammensetzungen von NEOs ist wichtig, um ihre dynamische und physikalische Evolution zu rekonstruieren, das Schadenspotenzial im Falle eines Einschlags zu bewerten und die Ressourcen abzuschätzen, die in naher Zukunft aus diesen Körpern gewonnen werden können. Zudem gibt es immer noch eine Diskrepanz zwischen der Zusammensetzungsverteilung von meteoritischem Material, das auf der Erde gefunden wurde, und der Gesamtzusammensetzung der NEO-Verteilung.
Der gebräuchlichste Weg, die Zusammensetzungen von Asteroiden zu untersuchen, besteht darin, spektroskopische Beobachtungen durchzuführen: Wellenlängenabhängige Variationen der Oberflächenreflexion können diagnostisch für die Zusammensetzung eines Objekts sein und eine taxonomische Klassifikation ermöglichen. Allerdings sind spektroskopische Beobachtungen normalerweise nur für helle und große Asteroiden möglich und erfordern große Teleskope für kleine Asteroiden.
...
Über die physikalischen Eigenschaften der kleinsten erdnäheren Objekte (NEOs) mit Durchmessern von weniger als 10 Metern ist wenig bekannt. Aufgrund ihrer geringen Größe sind sie normalerweise sehr schwach und schwer zu beobachten. Daher sind nur eine kleine Anzahl von Asteroiden in diesem Größenbereich bekannt, und nur für sehr wenige von ihnen wurden physikalische Eigenschaften wie Durchmesser und Albedo gemessen. Kleine NEOs sind jedoch viel häufiger als größere NEOs, was einige dieser Objekte zu leicht zugänglichen Zielen für Raumfahrzeuge und potenziellen Einschlägen macht. Traditionell glaubte man, dass diese kleinen NEOs durch Kollisionen entstanden sind und dass sie individuelle Gesteinsbrocken, d.h. monolithische Körper, sind.
...
Ein Teil der NEO-Population wird als sogenannte tote Kometen betrachtet. Tote Kometen sind Kometen, die lange Zeit als NEOs verbracht haben und ihre flüchtigen Bestände in zahlreichen, engen Begegnungen mit der Sonne erschöpft haben, d.h. sie sind ausgestorbene Kometen. Sie können durch ihre charakteristischen kometenähnlichen Umlaufbahnen und ihre niedrigen, kometenähnlichen Albedos identifiziert werden.
Der Archetyp des toten Kometen ist der NEO (3552) Don Quijote. Wir beobachteten Don Quijote im Rahmen des ExploreNEOs-Programms, bei dem etwa 600 NEOs beobachtet wurden, um die Durchmesser und Albedos dieser Objekte abzuleiten. Unsere Beobachtungen bei 3,6 und 4,5 µm waren überbelichtet, da das Ziel heller war als erwartet, was etwas ziemlich Unerwartetes offenbarte.
...
Plutinos sind eine Unterpopulation der transneptunischen Objekte (TNOs), die aus ursprünglichen und eisigen Objekten am Rand des Sonnensystems bestehen. Die Umlaufbahnen der Plutinos – die nach ihrem Prototyp, Pluto, benannt sind – stehen in einer 2:3-Resonanz mit Neptun, was bedeutet, dass ein Plutino, während er 2 vollständige Umläufe um die Sonne vollzieht, Neptun 3 Umläufe vollendet. Diese “mittlere Bewegungsresonanz” sorgt für eine hohe Stabilität der Umlaufbahnen der Plutinos. Daher sind Plutinos dynamisch und physikalisch ursprüngliche Objekte.
...