Tartu observatoorium ootab kandideerima doktorantuuri

Juhendaja: Boris Zhivkov Deshev

Käesoleva doktoritöö eesmärk on arendada ja teaduslikult rakendada LEIDMA-t — masinõppel põhinevat tarkvararaamistikku, mis on loodud väga nõrkade signaalide tuvastamiseks raadioastronoomilistes vaatlusandmetes. Projekt ühendab metodoloogilise arendustöö ja astrofüüsikalise uurimistöö, käsitledes nii suurte andmemahtude analüüsi kaasaegseid väljakutseid kui ka üht galaktikate evolutsiooni põhiküsimust: kuidas galaktikad omandavad gaasi oma ümbritsevast keskkonnast.

Doktoritöö esimeses etapis keskendutakse närvivõrkudel põhinevate mudelite väljatöötamisele, treenimisele ja optimeerimisele eesmärgiga tuvastada nõrku spektraalseid signaale, mis jäävad traditsiooniliste meetoditega sageli avastamata. Kureeritud treeningandmestike ja arhiivvaatluste abil luuakse reprodutseeritavad töövood automaatseks signaalituvastuseks, panustades järgmise põlvkonna raadioobservatooriumide, sealhulgas Square Kilometre Array (SKA), andmeanalüüsi valmisolekusse.

Doktoritöö teises etapis rakendatakse arendatud meetodeid sügavatele raadiouuringutele, sh Arecibo teleskoobi arhiivandmetele ning teistele HI-vaatlustele, et uurida hajusa neutraalse vesiniku jaotust ja omadusi galaktikate ümbruses ja galaktikatevahelises keskkonnas. Statistilise signaalituvastuse ja spektraalse virnastamise abil seatakse uued piirangud gaasi akretsiooni protsessidele erinevates galaktilistes keskkondades.

Projekt viiakse läbi rahvusvahelises teaduskoostöös ning ühendab andmeteaduse ja vaatlusastrofüüsika meetodid. Tulemuseks on avalikult kättesaadav analüüsitarkvara ning uued teadustulemused galaktikate evolutsiooni kohta, pakkudes doktorandile samal ajal laiapõhjalist ja interdistsiplinaarset teaduslikku väljaõpet.

Juhendaja: Mait Lang, PhD

Metsatulekahjudega tegelemine koosneb mitmest omavahel seotud etapist. Esmalt hõlmab see valmisolekut (päästekomandode võrgustik, vajalik tehnika, väljaõpe) põlengule reageerida. Seejärel tuleb põleng tuvastada ja sellele operatiivselt reageerida. Viimaks on vajalik teostada kustutustööde järgset seiret, et vältida võimalikku uuesti süttimist. Metsatulekahjudega tegelemise efektiivsust on võimalik oluliselt suurendada kaugseire andmete süstemaatilise kasutamise kaudu. Kaugseire võimaldab toetada nii valmisolekut põlengutele reageerida (andmetele tuginedes saab näiteks kriitilistesse piirkondade meeskondi võimestada), põlengute varajast tuvastamist ja operatiivset reageerimist (et vältida põlengu arenemist suuremahuliseks tulekahjuks) kui ka kustutustööde järgset seiret uuesti süttimise vältimiseks. Eestis puudub praegu teaduslikult valideeritud ja dünaamiline süsteemne lähenemine, mis integreeriks kaugseire andmete aegread, ilmastikuinfo ja ruumiandmed ühtseks süsteemiks, mis võimaldades seeläbi metsatulekahjudega tegelemist märkimisväärselt tõhustada.

Juhendaja: Mihkel Pajusalu

Selle projekti eesmärgiks on uurida, katsetada ja võrrelda erinevaid masinõppe rakendamise strateegiaid, keskendudes FPGA (Field Programmable Gate Array) SoC-dele (System on a Chip) ja võttes arvesse nii maapealseid kui ka kosmoses kasutatavaid rakendusi. Töö oluliseks osaks saab olema arvutusplatvormi kaugelt ümberkonfigureerimine ja selleks vajalikud missioonijuhtimise võimekused.

Projekt põhiliseks sihtmärkplatvormiks saab olema Eesti Tudengisatelliidi Sihtasutuse poolt arendatav FPGA SoC-l põhinev juhtmooduli, mis on kavandatud ESTCube-3 kuupsatelliidile (arendus algas 2025. aastal ja start on plaanitud 2028. aastaks). Kuna see moodul ehitatakse kohandatavana mitme erineva valdkonna katsete jaoks, pakub see suurepärase võimaluse projekti teemat uurida ja arendatud raamistikku erinevates olukordades katsetada.

Lisaeesmärgiks on luua uus raamistik masinõppe algoritmide katsetamiseks, võrdlusanalüüsiks ja rakendamiseks sõltumatult sihtriistvarast ning kasutades erinevaid andureid ja instrumente vastavalt kasutusjuhtumile. Tulemuseks olev lahendus kiirendab masinõppealgoritmide arendamist satelliitide autonoomia rakenduste jaoks ning lihtsustab missioonijuhtimist.

Juhendajad: Heleri Ramler, Eike W. Günther

Selle doktoriõppe projekti eesmärk on uurida seoseid Galaktika evolutsiooni ja eksoplaneetide tekke ning esinemise vahel varajast tüüpi tähtede ümber. Galaktika erinevad piirkonnad ja dünaamilised struktuurid on kujunenud erinevate tähtede tekkimise ja keemilise rikastumise kaudu, mis võivad mõjutada planeetide tekke algtingimusi.

Projekt keskendub varajast tüüpi A tähtedele , mis on seni jäänud eksoplaneetide uuringutes suuresti tähelepanuta võrreldes Päikese-sarnaste tähtedega. Nende tähtede suurem mass, erinev sisemine struktuur ja tugevam kiirguskeskkond võimaldavad uurida planeetide tekkimist ja arengut füüsikalistes tingimustes, mis erinevad jahedamatest tähtedest.

Kasutades Gaia täpseid astromeetrilisi ja kineetilisi andmeid koos kõrglahutusega spektroskoopiaga, võrreldakse varajast tüüpi tähti, mille ümber on teadaolevaid planeete, ning tähti ilma planeetideta erinevates Galaktilistes keskkondades. Analüüs keskendub tähtede kineetikale, keemilisele koostisele ja nende seosele planeetide olemasolu ja omadustega.

Töö tulemused aitavad paremini mõista, kuidas Galaktiline keskkond ja tähtede keemiline areng mõjutavad planeetide teket ning laiendavad eksoplaneetide uuringud uude, seni vähe uuritud tähtede parameeterruumi.

Juhendajad: Antti Tamm, Rien van de Weygaert

Viimastel aastatel on kosmoloogias saavutatud suur täpsus universumi üldiste omaduste määramisel, kuid galaktikate tekke ja kujunemise täielikust mõistmisest oleme jätkuvalt kaugel. James Webbi kosmoseteleskoobi abil hiljuti avastatud ootamatult massiivsed galaktikad varajases universumis demonstreerivad meie teadmiste lünklikkust aine kuhjumise ja tähetekkeprotsesside osas. Kosmilised tühikud pakuvad ainulaadset võimalust uurida galaktikate teket ja kujunemist keskkonnas, kus suuremastaabiline aine tihedus on väga madal, galaktikate teke toimub suure hilinemisega (seega meile lähemal ning paremini vaadeldavalt) ning välised mõjutused on nõrgemad.

Doktoriprojekt uurib, millist rolli mängib tühikus asuvate galaktikate arengus nende lähim ümbrus - galaktikagrupp, ning millist rolli üldine suuremastaabiline keskkond - kosmoloogiline tühik. Tulemused aitavad paremini mõista galaktikate teket ja arengut mõjutavaid füüsikalisi protsesse, sh tumeaine ja tumeenergia omavahelist tasakaalu erinevates keskkondades ja erinevatel universumi arenguettappidel.

Uurimistöös on kesksel kohal käimasoleva vaatlusprojekti J-PAS abil saadav unikaalne andmestik miljonite galaktikate omaduste ning ruumjaotuse kohta. Tulemusi võrreldakse kosmoloogiliste simulatsioonidega, et kontrollida meetodite korrektsust ning testida kosmoloogiliste mudelite paikapidavust.

Juhendajad: Krista Alikas, Riho Vendt, Viktor Vabson

Veest lähtuv kirkus on satelliitradiomeetria olulisim näitaja. Selle hindamise täpsus määrab kõigi järgnevate produktide (nt klorofülli sisaldus) ja nende alusel tehtud ajalis-ruumilis analüüside usaldusväärsuse. Satelliidi võrdlusandmeid kogutakse valdavalt veepealsete radiomeetritega. Kuigi veesisesed mõõtmised on täpsemad, on nende mõõteriistade karakteriseerimine ja määramatuste uurimine jäänud keerukuse tõttu tahaplaanile. Projektis arendatakse välja veesiseste radiomeetrite kalibreerimis- ja karakteriseerimisvõimekus, mis võimaldab laiapõhjalise uuringu hindamaks nende mõõtmiste määramatust kontrollitud laboritingimustest kuni välitööde tingimusteni. Enim kasutatud radiomeetrite omavaheline võrdlus, erinevate mõõtmis- ja andmeanalüüsimetoodikate ning uue sensori prototüübi väljatöötamine, aitavad kogukonnal optimeerida veesiseseid mõõtmisi. Antud töö panustab maapealsete mõõtmiste jälgitavuse tagamisse, mis on esmatähtis iga satelliidi andmete õigsuse kontrolliks ja parendamiseks.