International Virtual Observatory Alliance (IVOA)

 

Für Profiastronomen ist Beobachtungszeit an Großteleskopen kostbar. Viele Gruppen konkurrieren mit ihren Forschungsprojekten um beschränkte Ressourcen. Die Observationen vergeben die Beobachtungszeit v.a. abhängig vom zu erwartenden wissenschaftlichen Wert der Beobachtung. Häufig genug wird die beantragte Beobachtungszeit nicht bewilligt; die astronomische Forschung kommt daher nicht zur vollen Entfaltung.

Virtuelle Observatorien (VO)

Die Arbeit der Astronomen könnte wesentlich erleichtert werden, wenn sie für ihre Studien Beobachtungen und Messungen anderer Wissenschaftler wiederverwenden könnten. Eine weitere Verbesserung wäre es, wenn diese Möglichkeit auf Observatorien weltweit ausgedehnt wird. Aus dieser Idee heraus sind in den letzten Jahren die virtuellen Observatorien entstanden: sie sammeln Messungen aller Art von Observatorien und bieten sie interessierten Forschergruppen zum Abruf an.

Es hat sich bereits eine Vielzahl von VO gebildet. Wenn sie ihre Daten untereinander austauschen sollen, sollten ihre Schnittstellen einheitlich sein, da die Verwendung von (Quasi-)Standards den technischen Aufwand, beispielsweise bei der Integration neu hinzukommender Observatorien und Institute, minimiert. Um dies zu erreichen, haben einige renommierte virtuelle Observatorien im Jahre 2002 die International Virtual Observatory Alliance (IVOA) ins Leben gerufen. Mittlerweile ist die Zahl der Teilnehmer auf 19 angewachsen. Ziel dieser Organisation ist es, diese Zusammenarbeit zu verwirklichen und vorab die notwendigen technischen Standards (Schnittstellen, Protokolle und Datenformate) dafür zu schaffen.

Für die erforderlichen Schnittstellen liegen Spezifikationsdokumente zum freien Herunterladen vor, die als Grundlage für die Programmierung dienen.

Protokolle

Für verschiedene Typen von Daten existieren verschiedene Schnittstellen. Hier ein paar Beispiele:

  • Table Access Protocol (TAP): ein Protokoll zum Abfragen tabellarischer Daten, basierend auf der astronomischen Datenbankabfragesprache ADQL (s.u.). Zum TAP gehört ein Abfragemodus für Metadaten, z.B. um die Namen von Tabellen anzufragen, auf die sich Folgeabfragen beziehen können. Die Abfragen können sowohl synchron (Client wartet auf Abfrageergebnis) als auch asynchron (Client beschäftigt sich zwischenzeitlich mit anderen Aufgaben) ausgeführt werden. Eine Unterstützung von SQL als Abfragesprache ist optional.
  • Simple Cone Search (SCS): ermöglicht die Abfrage aller Himmelsobjekte innerhalb eines gegebenen Radius um eine Himmelsposition (Rekt./Dekl.).
  • Simple Image Access: Interface für eine Bildabfrage an das VO. Der Anwender kann vorab Präferenzen für Bilder angeben.
  • Simple Line Access Protocol (SIAP): Protokoll zur Abfrage von Spektralliniendaten. SIAP bietet auch hier die Abfrage von Metadaten an, über die Spektren in Bildform oder als Datensätze abgerufen werden können.
  • Simple Spectral Lines Data Model: Protokoll zur Abrufen von Laborwellenlängen von Spektrallinien.
  • VOSpace: Protokoll zum Hinterlegen (Upload) von Dateien.
  • Resource Metadata for the VO: eines der wichtigsten Protokolle. Es ermöglicht die Bestimmung, welche Observatorien und Institute angeschlossen sind.
  • Sky Event Reporting Metadata: Protokoll zum Hinterlegen von Infos zu (vorübergehenden) astronomischen Erscheinungen.

Je nach Schnittstelle gibt es drei Kommunikationswege:

Alle Kommunikationsarten sind gut dokumentiert und können von gängigen Entwicklungsumgebungen (z.B. MS Visual Studio) adressiert werden. Die Antwortnachrichten des Services werden im XML-Format zurückgesandt, welches die Daten (oder eine Fehlermeldung) enthält und gegen ein VO-spezifisches XML-Schema validierbar sein muß.

Astronomical Data Query Language (ADQL)

ADQL ist eine Datenbankabfragesprache, die auf die weitverbreitete Sprache für relationale Datenbanken SQL basiert und für astronomische Zwecke mit Erweiterungen versehen wurde. Hierzu gehören

  • Mathematische und trigonometrische Funktionen (SIN, COS, TAN, etc.)
  • Geometrische Funktionen mit besonderen Bezug zu astronomischen Koordinaten (BOX, CIRCLE, COORD, POLYGON, etc.)

Software

Es ist gegenwärtig bereits ein umfangreiches Repertoire an Client-Software verfügbar, die die IVOA-spezifischen Schnittstellen implementiert haben und die Datenabfragen an das VO ermöglichen. Auf der Software-Seite von Euro-VO (http://www.euro-vo.org/pub/fc/software.html) ist eine Übersicht der Pakete und ihrer Aufgabestellungen ersichtlich.