En kurs i astrostatistik University of California, Riverside, doktorand Remington O. Sexton tog för tre år sedan lärde honom tekniker som ledde honom att utveckla fri, öppen källkod till nytta för astronomer överallt.

Kallas BADASS, som står för Bayesian AGN Decomposition Analysis för SDSS Spectra, koden i sin nuvarande form passar astronomiska spektra av aktiva galaktiska kärnor, eller AGN, från Sloan Digital Sky Survey, eller SDSS, med hjälp av avancerade statistiska metoder.

"Koden är unik genom att den äntligen ger ett sätt för astronomer att anpassa stjärnrörelserna samtidigt med många andra komponenter, är skrivet på det populära programmeringsspråket Python, och är tillräckligt mångsidig för att passa inte bara AGN, men normala galaxer också, sa Sexton, som tog sin doktorsexamen i fysik och astronomi i september 2020.

Sextons genombrottsarbete publiceras i januarinumret 2021 av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

AGN är den allmänna termen som används för att beskriva ett supermassivt svart hål i mitten av en galax som aktivt samlar material, vanligtvis i form av interstellär gas, med hjälp av dess starka gravitationsinflytande. AGN är vanliga; men inte alla galaxer har dem i sina centrum. Varje galax centrum tros, dock, att ha ett supermassivt svart hål. Normala galaxer, som Vintergatan, saknar aktivt ansamlande svarta hål.

Olika himlaobjekt producerar olika typer av spektra. Ett objekts spektrum hjälper astronomer att identifiera vilken typ av objekt det är. Ljus från en himlakropp utan mellanliggande materia producerar ett spektrum som uppträder som ett kontinuum. En utmaning inom astronomi har varit att separera bidraget från stjärnljus och bidraget från AGN-ljus från varandra i galaxens huvudsakliga spektrala kontinuum.

"Utmaningen är att skilja de två från varandra, det är, isolera stjärnkomponenten från AGN-ljusbidraget, ", sa Sexton. "Förutom att vara tillräckligt mångsidig för att passa många typer av astronomiska objekt, som många koder inte är designade för, BADASS passar samtidigt stjärnkinematik samtidigt med alla andra komponenter i spektrat. Koder använde tidigare en tvåstegsprocess för att anpassa stjärnkinematik och andra komponenter oberoende. Men detta kan skapa fördomar eller osäkerheter. Det bästa sättet att utföra spektral nedbrytning är att passa in alla komponenter samtidigt. Det här är vad BADASS gör."

Sexton designade BADASS också för att detektera och passa utflöden av joniserad gas som vanligtvis ses i funktioner i optiska emissionsledningar och är den första som har införlivat en uppsättning specifika kriterier för deras detektion. Utflöde av joniserad gas hänvisar till bulkrörelsen hos interstellär gas som kan undkomma gravitationsinflytandet från dess värdgalax och svarthålet.

"Utflöden av joniserad gas har blivit ett hett ämne under det senaste decenniet och kan förklara hur supermassiva svarta hål och galaxer samutvecklas med varandra över kosmisk tid, " sa medförfattare Gabriela Canalizo, en professor i fysik och astronomi vid UC Riverside och Sextons doktorandrådgivare.

För närvarande, BADASS används endast för att passa AGN-objekt. Sexton betonade, dock, att koden är mångsidig, lätt att använda, och kan passa andra objekt som normala galaxer.

"BADASS kan användas för att passa normala icke-AGN-värdgalaxer, och till och med enskilda stjärnor, " sa han. "För närvarande, dess användning är strikt för astronomiska spektra, men det statistiska ramverket BADASS bygger på kan generaliseras för vilken typ av spektroskopi som helst. Det gör den utomordentligt mångsidig och användbar."

En motivation för Sexton att utveckla BADASS var att fasa ut behovet av proprietär programvara – programmeringsspråk IDL – och ersätta det med ett gratis språk med öppen källkod som Python.

"Nu kan vem som helst ladda ner BADASS gratis och använda den, " sa han. "Den är redo att köras så länge du kan installera Python och alla paket den kräver. Eftersom denna kod också kan detektera och passa utflöden av joniserad gas i optiska spektra, det skulle i hög grad kunna bidra till det ökade intresset för astronomi nu för att studera utflöden av joniserad gas genom att skapa större prover för analys."