天体

Astropy は、 Python プログラミング言語で記述され、天文学での使用を目的として設計されたソフトウェア パッケージのコレクションです。^{[ 2 ]}このソフトウェアは、天文学者による Python の使用がますます広まっていること、および既存のさまざまな Python 天文学パッケージ間の相互運用性を促進するために、天文学ユーティリティ用の単一の無料のコア パッケージとなっています。[ 3 ^{] Astropyは}、いくつかの大規模な Pythonディストリビューションに含まれています。LinuxおよびmacOSのパッケージ マネージャー、^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} Anaconda Python ディストリビューション、Enthought Canopy 、および Ureka にリストされています。^{[ 7 ]}

21世紀初頭頃、宇宙望遠鏡科学研究所（STScI）は、既存の天文データ解析ツールを最新のオブジェクト指向プラットフォーム上で拡張または代替するためのPythonベースのユーティリティの開発を開始しました。最初のプロジェクトには、画像削減解析施設（IRAF）のコマンド言語をPythonフロントエンドに置き換えること^{[ 8 ]} 、およびフレキシブル画像転送システムへのPyFITSインターフェースの開発^{[ 9 ]}が含まれていました。Pythonでベクトルと配列を扱うための既存のNumericモジュールは、大規模な天文データセットには不十分であることが判明したため、その後STScIでは、大規模な配列サイズに適した新しいライブラリが開発されました。2005年から2006年にかけて、 Travis Oliphantによって両方のライブラリが統合され、新しい配列パッケージであるNumPyが作成されました（ 2013年現在） 。Python における数値データ処理の事実上の標準。^{[ 10 ]}その後数年間、STScI がstsci_pythonスイートの一部として維持している既存のソフトウェア パッケージも NumPy に移植されました。これにより、より広範なSciPyコンピューティング環境とともに、さまざまな天文学的タスクのためのカスタマイズされたスクリプトやアプリケーションを開発するためのプラットフォームが提供されました。

2011年までに、天文学におけるPythonの使用は相当なレベルに達しました。2012年の天文学会議では、非公式の調査によると、参加者の42%がPythonを好んでいました。 ^{[ 3 ]}長年にわたり、天文学関連のPythonパッケージが数多く開発されてきましたが、協力や調整が行われなかったため、パッケージ間の重複や相互運用性の困難が生じていました。また、天文学者のツールキットに必要なすべてのパッケージを簡単にインストールする方法もありませんでした。小規模なパッケージの中には、メンテナンスされなくなったり、入手できなくなったりするものもあります。Astropyプロジェクトは、これらの困難を動機とし、天文学の開発者を結集して天文学者向けの統一されたPythonモジュールセットの開発を調整し、利用可能なパッケージの混乱を減らすことを目的として、2011年に始まりました。^{[ 2 ]}

ハッブル宇宙望遠鏡の運用者である宇宙望遠鏡科学研究所は、Astropy の作業を stsci_python リリースに統合しています。PyFITS と PyWCS は Astropy 内でのみ維持され、次のリリース以降はこれらのパッケージの個別のリリースは停止されます。PyFITS は Astropy プロジェクトの一部として含まれており、その結果、STScI_Python の次のリリースでは、このスタンドアロン リリースを使用する代わりに、PyFITS ライブラリに Astropy に依存することになります。^{[ 11 ]}

• 国立仮想天文台のPython統合には、Astropy VOTableクラス^{[ 12 ]のサポートが含まれています。}
• すばる望遠鏡のハイパーシュプリームカムは、9億画素の超広角カメラです^{[ 13 ]}
• ALMAやCARMAなどの施設からの電波天文学における大規模データキューブを探索するためのデータマイニングツールキット。^{[ 14 ]}
• pcigaleはCIGALE（Code Investigating Galaxy Emission）^{[ 15 ]}のPythonへの移植版です。
• ガンマ線バーストの光学的残光の分析^{[ 16 ]}
• 高エネルギー天体物理学科学アーカイブ研究センター（HEASARC）は、Astropyを「Pythonで天文学を学ぶための単一のコアパッケージ」と呼んでいます。
• プロジェクトPANOPTESは「Astropyパッケージを幅広く利用している」
• Astropyは天体物理学ソースコードライブラリであるStarship Asterisk* ^{[ 17 ]}に採用されました。

セミナーや会議で録画されたビデオがいくつかあります。これらは、初心者が Astropy の仕組みを学ぶのに役立つことを目的としています。.Astronomy 4 会議 (2012 年 7 月 9 ～ 11 日) では、Astropy に関するセッションが開催されました。^{[ 18 ]}

コアとなるデータ構造と操作

• グリッドデータや表形式データを多次元配列または表として表現するための汎用コンテナクラス^{[ 19 ]}
• 単位と物理量の変換
• 天文学に特有の物理定数
• 天体座標と時間の変換
• 世界座標系（WCS）のサポート、WCSLIBのPythonラッパーであるPyWCSの実装。WCSLIBは、フレキシブル画像転送システム（FITS）標準のWCS標準を実装するCライブラリです。^{[ 20 ] [ 21 ]}

ファイル入出力

• FITSファイルは、以前のスタンドアロンPyFITSインターフェース^{[ 22 ]を実装しています。}
• 仮想天文台（VO）テーブル
• オンラインカタログや科学出版物のデータ補足資料などに用いられる一般的なASCIIテーブル形式
• 階層型データフォーマット（HDF5）ファイル

計算ユーティリティ

• 宇宙論的変換と転換のための枠組み
• 統計分析のためのツールセット

Astropy プロジェクトの主要な要素は、関連パッケージの概念です。関連パッケージとは、Astropy コアの一部ではないものの、プロジェクトのコミュニティの一部として含めることが提案されている天文学関連の Python パッケージです。このようなパッケージは、Python の天文学および天体物理学パッケージの再利用性、相互運用性、およびインターフェース標準を向上させることを目的としています。現在の関連パッケージには、次のものがあります。^{[ 23 ]}

• モンタージュラッパー
• ギンガ
• APLpy
• astroML：天文学における機械学習とデータマイニングのためのツール
• 天体物理学：IDL天文学ルーチンをPythonに変換したライブラリ
• astroplan：天文学者のための観測計画ツール

現在、いくつかの関連パッケージが開発中です。含む：

• photutils:測光ツール
• astroquery：オンラインデータベースクエリ
• specutils:分光分析ユーティリティ
• kcorrect: Blantonら（2007）のk-correctコードのPythonバインディング
• gammapy: 高度なガンマ線天文学データ解析ツール

• 数値解析ソフトウェア一覧
• プラネタリウムソフトウェア
• 天文台ソフトウェア一覧

• 公式サイト
• GitHubリポジトリ
• Scipy2013のプレゼンテーションビデオ
• ADASSポスター抄録
• MPIK Astropyワークショップ
• トピック別ソフトウェア – scipy.org

Astropyを引用している書籍および科学出版物：

• Tollerud, EJ; Greenfield, PE; Robitaille, TP (2013). "Astropy: 天文学のためのコミュニティ Python パッケージ". ASP Conference Series . 475 : 241. Bibcode : 2013ASPC..475..241T .
• Simpson, Robert A.; et  al. (2013). "第4回天文学会議議事録、ドイツ、ハイデルベルク、2012年7月9日～11日". arXiv : 1301.5193 [ astro-ph.IM ].
• Allen, A. ; et  al. (2013). "コードを出そう！コードを出そう！（ソフトウェアの可視性と再利用性の向上）". ASP Conference Series . 475 : 383. arXiv : 1212.1915 . Bibcode : 2013ASPC..475..383A .