Asteroid lightcurve inversion with Bayesian inference
Asteroid lightcurve inversion with Bayesian inference
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用贝叶斯推理进行小行星光曲线反演
DOI：
10.1051/0004-6361/202038036
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发表时间：
2020-09
影响因子：
6.5
通讯作者：
A. Penttilä
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Karri Muinonen;J. Torppa;王晓彬;A. Cellino;A. Penttilä
语境。我们评估来自光度光曲线观测的小行星自转周期、极方位、形状和相位曲线参数的统计反演，这里是来自欧空局盖亚太空任务（数据版本2）的稀疏数据或来自地面观测计划的密集和稀疏数据。目标。假设一般凸形状，我们开发逆方法来表征参数（未知数）的贝叶斯后验概率密度。我们考虑观测中的随机和系统不确定性（误差），并借助贝叶斯先验概率密度为观测分配权重。方法。对于包含大量参数的一般凸形状，我们开发了一种马尔可夫链蒙特卡罗采样器（MCMC），该采样器具有基于虚拟观测模拟的新颖提议概率密度函数，从而产生虚拟最小二乘解。我们利用这些最小二乘解来构建 MCMC 采样的提议概率密度。对于涉及三轴椭球体的反演方法，我们更新观测的不确定性模型。结果。我们通过数据发布 2 中的盖亚光度测量演示了三颗小行星的逆向方法的使用：(21) Lutetia、(26) Proserpina 和 (585) Bilkis。首先，我们使用 Lutetia 的组合地面数据和盖亚数据验证了凸反演方法，得出的旋转和形状模型与借助 Rosetta 太空任务数据得出的模型一致。其次，我们将凸逆方法应用于 Proserpina 和 Bilkis，说明了盖亚光度测量将小行星光散射约束设置为相位角（太阳-物体-观察者角）函数的潜力。第三，借助仅应用于盖亚光度测量的三轴椭球反演，我们提供了额外的证据，证明单独的绝对盖亚光度测量可以产生有意义的光度斜率参数。第四，对于（585）比尔基斯，我们报告了具有 1-σ 不确定性的精确自转周期为（8.5750559± 0.0000026） h，极经为 320.6° ± 1.2°，极纬为 -25.6° ± 1.7°，以及第一个形状模型及其凸反演的不确定性。结论。我们得出的结论是，反演方法为光曲线反演问题提供了现实的不确定性估计器，并且盖亚光度测量可以提供基于相位曲线的小行星分类法。
Context. We assess statistical inversion of asteroid rotation periods, pole orientations, shapes, and phase curve parameters from photometric lightcurve observations, here sparse data from the ESA Gaia space mission (Data Release 2) or dense and sparse data from ground-based observing programs. Aims. Assuming general convex shapes, we develop inverse methods for characterizing the Bayesian a posteriori probability density of the parameters (unknowns). We consider both random and systematic uncertainties (errors) in the observations, and assign weights to the observations with the help of Bayesian a priori probability densities. Methods. For general convex shapes comprising large numbers of parameters, we developed a Markov-chain Monte Carlo sampler (MCMC) with a novel proposal probability density function based on the simulation of virtual observations giving rise to virtual least-squares solutions. We utilized these least-squares solutions to construct a proposal probability density for MCMC sampling. For inverse methods involving triaxial ellipsoids, we update the uncertainty model for the observations. Results. We demonstrate the utilization of the inverse methods for three asteroids with Gaia photometry from Data Release 2: (21) Lutetia, (26) Proserpina, and (585) Bilkis. First, we validated the convex inverse methods using the combined ground-based and Gaia data for Lutetia, arriving at rotation and shape models in agreement with those derived with the help of Rosetta space mission data. Second, we applied the convex inverse methods to Proserpina and Bilkis, illustrating the potential of the Gaia photometry for setting constraints on asteroid light scattering as a function of the phase angle (the Sun-object-observer angle). Third, with the help of triaxial ellipsoid inversion as applied to Gaia photometry only, we provide additional proof that the absolute Gaia photometry alone can yield meaningful photometric slope parameters. Fourth, for (585) Bilkis, we report, with 1-σ uncertainties, a refined rotation period of (8.5750559± 0.0000026) h, pole longitude of 320.6◦ ± 1.2◦, pole latitude of −25.6◦ ± 1.7◦, and the first shape model and its uncertainties from convex inversion. Conclusions. We conclude that the inverse methods provide realistic uncertainty estimators for the lightcurve inversion problem and that the Gaia photometry can provide an asteroid taxonomy based on the phase curves.
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影响因子：
2.4
作者：
A. Cellino;K. Muinonen;D. Hestroffer;A. Carbognani
通讯作者：
A. Cellino;K. Muinonen;D. Hestroffer;A. Carbognani
影响因子：
3.8
作者：
M. C. Seiler;F. A. Seiler
通讯作者：
M. C. Seiler;F. A. Seiler
DOI：
10.1086/141361
发表时间：
1906-07
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
H. N. Russell
通讯作者：
H. N. Russell
影响因子：
4.8
作者：
T. Santana-Ros;P. Bartczak;T. Michałowski;P. Tanga;A. Cellino
通讯作者：
T. Santana-Ros;P. Bartczak;T. Michałowski;P. Tanga;A. Cellino
影响因子：
6.5
作者：
J. Ďurech;V. Sidorin;M. Kaasalainen
通讯作者：
J. Ďurech;V. Sidorin;M. Kaasalainen