Article Dans Une Revue The Astrophysical Journal Année : 2020

THEMIS: A Parameter Estimation Framework for the Event Horizon Telescope

Avery E. Broderick , Roman Gold , Mansour Karami , Jorge A. Preciado-López , Paul Tiede , Hung-Yi Pu , Kazunori Akiyama , Antxon Alberdi , Walter Alef , Keiichi Asada , Rebecca Azulay , Anne-Kathrin Baczko , Mislav Baloković , John Barrett , Dan Bintley , Lindy Blackburn , Wilfred Boland , Katherine L. Bouman , Geoffrey C. Bower , Michael Bremer (1) , Christiaan D. Brinkerink , Roger Brissenden , Silke Britzen , Dominique Broguiere (1) , Thomas Bronzwaer , Do-Young Byun , John E. Carlstrom , Andrew Chael , Shami Chatterjee , Koushik Chatterjee , Ming-Tang Chen , Yongjun Chen , Ilje Cho , John E. Conway , James M. Cordes , Geoffrey B. Crew , Yuzhu Cui , Jordy Davelaar , Mariafelicia de Laurentis , Roger Deane , Jessica Dempsey , Gregory Desvignes (2) , Sheperd S. Doeleman , Ralph P. Eatough , Heino Falcke , Vincent L. Fish , E. Fomalont , Raquel Fraga-Encinas , Per Friberg , Christian M. Fromm , Peter Galison , Charles F. Gammie , Roberto García (1) , Olivier Gentaz (1) , Boris Georgiev , Ciriaco Goddi , José L. Gómez , Minfeng Gu , Mark Gurwell , Kazuhiro Hada , Michael H. Hecht , Ronald Hesper , Luis C. Ho , Paul Ho , Mareki Honma , Chih-Wei L. Huang , Lei Huang , David H. Hughes , Makoto Inoue , Sara Issaoun , David J. James , Michael Janssen , Britton Jeter , Wu Jiang , Alejandra Jiménez-Rosales , Michael D. Johnson , Svetlana Jorstad , Taehyun Jung , Ramesh Karuppusamy , Tomohisa Kawashima , Garrett K. Keating , Mark Kettenis , Jae-Young Kim , Jongsoo Kim , Motoki Kino , Jun Yi Koay , Patrick M. Koch , Shoko Koyama , Michael Kramer , Carsten Kramer (1) , Thomas P. Krichbaum , Cheng-Yu Kuo , Sang-Sung Lee , Yan-Rong Li , Zhiyuan Li , Michael Lindqvist , Rocco Lico , Kuo Liu , Elisabetta Liuzzo , Wen-Ping Lo , Andrei P. Lobanov , Laurent Loinard , Colin Lonsdale , Ru-Sen Lu , Nicholas R. Macdonald , Jirong Mao , Alan P. Marscher , Iván Martí-Vidal , Satoki Matsushita , Lynn D. Matthews , Karl M. Menten , Yosuke Mizuno , Izumi Mizuno , James M. Moran , Kotaro Moriyama , Monika Moscibrodzka , Cornelia Müller , Hiroshi Nagai , Neil M. Nagar , Masanori Nakamura , Ramesh Narayan , Gopal Narayanan , Iniyan Natarajan , Roberto Neri (1) , Chunchong Ni , Aristeidis Noutsos , Hiroki Okino , H.Éctor Olivares , Gisela N. Ortiz-León , Tomoaki Oyama , Daniel C.M. Palumbo , Jongho Park , Ue-Li Pen , Dominic W. Pesce , Vincent Piétu (1) , Richard Plambeck , Aleksandar Popstefanija , Oliver Porth , Ben Prather , Venkatessh Ramakrishnan , Ramprasad Rao , Mark G. Rawlings , Alexander W. Raymond , Luciano Rezzolla , Bart Ripperda , Freek Roelofs , Alan Rogers , Eduardo Ros , Mel Rose , Helge Rottmann , Chet Ruszczyk , Benjamin R. Ryan , Kazi L.J. Rygl , Salvador Sánchez (3) , David Sánchez-Arguelles , Mahito Sasada , Tuomas Savolainen , F.Peter Schloerb , Karl-Friedrich Schuster (1) , Lijing Shao , Zhiqiang Shen , Des Small , Bong Won Sohn , Jason Soohoo , Fumie Tazaki , Remo P.J. Tilanus , Michael Titus , Kenji Toma , Pablo Torne (3) , Efthalia Traianou , Sascha Trippe , Shuichiro Tsuda , Ilse van Bemmel , Huib Jan van Langevelde , Daniel R. van Rossum , Jan Wagner , John Wardle , Jonathan Weintroub , Norbert Wex , Robert Wharton , Maciek Wielgus , George N. Wong , Qingwen Wu , Doosoo Yoon , André Young , Ken Young , Ziri Younsi , Feng Yuan , Ye-Fei Yuan , J.Anton Zensus , Guangyao Zhao , Shan-Shan Zhao , Ziyan Zhu
Avery E. Broderick
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Roman Gold
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Mansour Karami
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Résumé

The Event Horizon Telescope (EHT) provides the unprecedented ability to directly resolve the structure and dynamics of black hole emission regions on scales smaller than their horizons. This has the potential to critically probe the mechanisms by which black holes accrete and launch outflows, and the structure of supermassive black hole spacetimes. However, accessing this information is a formidable analysis challenge for two reasons. First, the EHT natively produces a variety of data types that encode information about the image structure in nontrivial ways; these are subject to a variety of systematic effects associated with very long baseline interferometry and are supplemented by a wide variety of auxiliary data on the primary EHT targets from decades of other observations. Second, models of the emission regions and their interaction with the black hole are complex, highly uncertain, and computationally expensive to construct. As a result, the scientific utilization of EHT observations requires a flexible, extensible, and powerful analysis framework. We present such a framework, Themis, which defines a set of interfaces between models, data, and sampling algorithms that facilitates future development. We describe the design and currently existing components of Themis, how Themis has been validated thus far, and present additional analyses made possible by Themis that illustrate its capabilities. Importantly, we demonstrate that Themis is able to reproduce prior EHT analyses, extend these, and do so in a computationally efficient manner that can efficiently exploit modern high-performance computing facilities. Themis has already been used extensively in the scientific analysis and interpretation of the first EHT observations of M87.

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Avery E. Broderick, Roman Gold, Mansour Karami, Jorge A. Preciado-López, Paul Tiede, et al.. THEMIS: A Parameter Estimation Framework for the Event Horizon Telescope. The Astrophysical Journal, 2020, 897 (2), pp.139. ⟨10.3847/1538-4357/ab91a4⟩. ⟨hal-03143612⟩
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