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Fitting orbits, streams and Milky Way potentials to model a large range of observables including stellar streams, rotation curve and the stars at the Galactic centre.
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Stream fit of RAR model status #1

Open martinmestre opened 2 years ago

martinmestre commented 2 years ago

Holas! Los arrobo para que les llegue el mail de aviso: @Charly-Arguelles @danielcarpintero Inauguro esta serie de issues para reunir fuerzas en este proyecto y ver si lo sacamos adelante. Discutir todo por aca ayuda a tener bien localizado todo.

Breve racconto. En la última reunión habiamos quedado en esto:

1) Fijar la parte barionica en los valores ajustados por Eilers et al (el paper de los puntitos negros en la curva de rotacion) 2) Del RAR fijar beta_0 para que la masa de core sea 3.5x10^6. Ademas ver si podemos variar solo la diferencia w_0-theta_0. Asi tendriamos un solo parametro para el modelo. 3) Fijar una de las condiciones iniciales para que sean solo 5 en vez de 6. 4) Usar una likelihood que considere las observaciones del stream GD-1 solamente. En particular, usar los polinomios de Ibata como las observaciones (esto es mejor que los datos de Malhan tanto por densidad como porque esta la Distancia como constraint que agrega mas info) 5) A posteriori del ajuste verificar que la curva de rotacion este dentro de las barras de error dadas en los datos de Karukes etal 2020.

El status actual es: 1) hecho 2) hecho 3) tengo una version del codigo que lo hace. 4) hecho, con la particularidad de que el termino de chi² asociado a la distancia le doy un poco menos de peso respecto de otras cantidades porque es distancia fotometrica y no se cuan precisa es. Al termino de la velocidad radia, le doy aun menos peso porque la velocidad radial tiene valores y errores que varian mucho. 5) Lo hacemos al final.

Tengo codigos que varian los parametros del modelo, dejando fijas las condiciones iniciales (CI) de la orbita del stream, otros codigos que hacen lo opuesto, y otro que deja variar todo. El camino que mejor me fue hasta ahora fue el siguiente: Yo habia logrado reproducir un ajuste de la literatura usando un potencial dado en Malhan et Ibata:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019MNRAS.486.2995M/abstract, que esta formado por variones mas un NFW con achatamiento. Ellos dan el valor del los parametros del potencial pero no dan el valor de las CI. Entonces yo fije los parametros del potencial y varie las CI y logre un muy buen ajuste, como ven a continuacion (creo que este fit a ustedes ya se los habia mostrado la ultima vez, puede ser?): El siguiente plot es en el espacio en el que se este fiteo en particular: sky_fit_MalhanGaiaDR2_to_MWPot2014wGalpy El siguiente plot es comparando con los polinomios de Ibata en otros observables (en rojo es nuestro fiteo y en azul los observables) sky_fit_MalhanGaiaDR2_to_MWPot2014wGalpy_Polys

Ustedes diran, para que hice esto, pues bien para saber si estoy ajustando bien en general y ademas las CI optimas las use luego con el RAR, dejando variar solamente theta_0 y la diferencia=W_0 - theta_0 (CI fijas), usando esta vez como observables los polinomios de Ibata. El resultado fue el siguiente : sky_pot-slice_from_IbataPolysGaiaDR2-data

Como veran, comparando con los fiteos de Malhan et Ibata (MeI), estamos bien salvo porque tenemos una panza hacia abajo en el movimiento propio en RA. Los valores de los parametros RAR obtenidos en este fiteo fueron los siguientes: theta_0 = 35.77681843966851 W_0 = 62.898550891847904 beta_0 = 1.1977e-05 Nota de color, la velocidad circular en el sol con este potencial es de 247 km/s mientras que la de MeI es de 244 km/s, lo cual es muy cercano.

Ahora un pan recien salido del horno. Agarre estos valores de parametros RAR y los fije, permitiendo ahora a las CI variar un poquito en un factor 10% nomas. Y el ajuste obtenido mejore levemente el caso anterior en lo que es chi2, aunque a la vista no se ve mejor: sky_fit_orbit_from_IbataPolysGaiaDR2-data_fixedpot Esto puede deberse a que se le dan diferentes pesos a los observables en la chi2.

Los polinomios de Ibata salen de este paper: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020ApJ...891..161I/abstract Viendo los plots de los datos reales, podran tener una idea de los errores.

Bueno, es todo por hoy. Espero sus comentarios. Abrazos

danielcarpintero commented 2 years ago

Martín: Un par de comentarios:

Como veran, comparando con los fiteos de Malhan et Ibata (MeI), estamos bien salvo porque tenemos una panza hacia abajo en el movimiento propio en RA La D, que difiere de 10 a 8 kpc, ¿no es también un ajuste que no da bien?

la velocidad circular en el sol con este potencial es de 147 km/s mientras que la de MeI es de 144 km/s, lo cual es muy cercano Pero ambos valores están muy lejos de los aprox. 220-250 km/s observados. Este parámetro suele ser EL parámetro cuando la gente ajusta, por ejemplo, modelos de densidad de la Galaxia. Notar que cualquier nuevo perfil de densidad que se propone en la literatura, tiene siempre graficado el perfil de velocidad circular como muestra de que las cosas andan bien.

Daniel

El mar, 16 nov 2021 a las 20:15, martinmestre @.***>) escribió:

Holas! Los arrobo para que les llegue el mail de aviso: @Charly-Arguelles https://github.com/Charly-Arguelles @danielcarpintero https://github.com/danielcarpintero Inauguro esta serie de issues para reunir fuerzas en este proyecto y ver si lo sacamos adelante. Discutir todo por aca ayuda a tener bien localizado todo.

Breve racconto. En la última reunión habiamos quedado en esto:

  1. Fijar la parte barionica en los valores ajustados por Eilers et al (el paper de los puntitos negros en la curva de rotacion)
  2. Del RAR fijar beta_0 para que la masa de core sea 3.5x10^6. Ademas ver si podemos variar solo la diferencia w_0-theta_0. Asi tendriamos un solo parametro para el modelo.
  3. Fijar una de las condiciones iniciales para que sean solo 5 en vez de 6.
  4. Usar una likelihood que considere las observaciones del stream GD-1 solamente. En particular, usar los polinomios de Ibata como las observaciones (esto es mejor que los datos de Malhan tanto por densidad como porque esta la Distancia como constraint que agrega mas info)
  5. A posteriori del ajuste verificar que la curva de rotacion este dentro de las barras de error dadas en los datos de Karukes etal 2020.

El status actual es:

  1. hecho
  2. hecho
  3. tengo una version del codigo que lo hace.
  4. hecho, con la particularidad de que el termino de chi² asociado a la distancia le doy un poco menos de peso respecto de otras cantidades porque es distancia fotometrica y no se cuan precisa es. Al termino de la velocidad radia, le doy aun menos peso porque la velocidad radial tiene valores y errores que varian mucho.
  5. Lo hacemos al final.

Tengo codigos que varian los parametros del modelo, dejando fijas las condiciones iniciales (CI) de la orbita del stream, otros codigos que hacen lo opuesto, y otro que deja variar todo. El camino que mejor me fue hasta ahora fue el siguiente: Yo habia logrado reproducir un ajuste de la literatura usando un potencial dado en Malhan et Ibata: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019MNRAS.486.2995M/abstract, que esta formado por variones mas un NFW con achatamiento. Ellos dan el valor del los parametros del potencial pero no dan el valor de las CI. Entonces yo fije los parametros del potencial y varie las CI y logre un muy buen ajuste, como ven a continuacion (creo que este fit a ustedes ya se los habia mostrado la ultima vez, puede ser?): Este es en el espacio en el que se este fiteo en particular: [image: sky_fit_MalhanGaiaDR2_to_MWPot2014wGalpy] https://user-images.githubusercontent.com/58749264/142078983-169be15e-7ff4-44fd-bd69-779adec5354a.png Este es comparando con los polinomios de Ibata: [image: sky_fit_MalhanGaiaDR2_to_MWPot2014wGalpy_Polys] https://user-images.githubusercontent.com/58749264/142079007-7ee7cfa4-6ae7-4315-ade5-9de91a3072f9.png

Ustedes diran, para que hice esto, pues bien para saber si estoy ajustando bien en general y ademas las CI optimas las use luego con el RAR, dejando variar solamente theta_0 y la diferencia=W_0 - theta_0 (CI fijas), usando esta vez como observables los polinomios de Ibata. El resultado fue el siguiente: [image: sky_orbit-pot_from_IbataPolysGaiaDR2-data] https://user-images.githubusercontent.com/58749264/142079537-63f786c6-5ca3-4309-8532-e4d450930ba2.png

Como veran, comparando con los fiteos de Malhan et Ibata (MeI), estamos bien salvo porque tenemos una panza hacia abajo en el movimiento propio en RA. Los valores de los parametros RAR obtenidos en este fiteo fueron los siguientes: theta_0 = 35.77681843966851 W_0 = 62.898550891847904 beta_0 = 1.1977e-05 Nota de color, la velocidad circular en el sol con este potencial es de 147 km/s mientras que la de MeI es de 144 km/s, lo cual es muy cercano.

Ahora un pan recien salido del horno. Agarre estos valores de parametros RAR y los fije, permitiendo ahora a las CI variar un poquito en un factor 10% nomas. Y el ajuste obtenido mejore levemente el caso anterior en lo que es chi2, aunque a la vista no se ve mejor: [image: sky_fit_orbit_from_IbataPolysGaiaDR2-data_fixedpot] https://user-images.githubusercontent.com/58749264/142081183-eb00fac4-821a-4f45-9446-e8eb6f077373.png Esto puede deberse a que se le dan diferentes pesos a los observables en la chi2.

Bueno, es todo por hoy. Espero sus comentarios. Abrazos

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martinmestre commented 2 years ago

Hola Daniel, gracias por los comentarios. Eso que digo "Como veran ..." se refiere al plot inmediatamente arriba. En el de abajo, si hay tambien una diferencia en D, como vos decis. Estas de acuerdo? Tenes razon Daniel! Me confundi, es velocidad circular V_LSR=244 y 247 km/s respectivamente, por lo cual estamos bien en ese aspecto. Ya lo corregi mas arriba. @danielcarpintero @Charly-Arguelles: hacemos reunion el viernes? Yo puedo de 14:30 en adelante. Abrazos!

Charly-Arguelles commented 2 years ago

Hola @martinmestre , @danielcarpintero

Me parece genial que hayas abierto este issue para ir cerrando este proyecto.

@martinmestre antes que nada, yo tenia en la cabeza que ya HABIAS SOLUCIONADO el tema de la panza del fit de \mu_\alpha, ya que habia un coseno que faltaba (o sobraba), que además habia sido confirmado por Ibata por mail. Puede ser?, Olvidaste de incorporarlo ahora?

Respecto de las CI, creo que es muy bueno el resultado que logras, ya que nos confirma que las CI que usas para el RAR son practicamente las de Malhan e Ibata. Y mejor aun que luego las varias levemente (una vez con los best fit parameters del RAR), para ver como mejora el \Chi^2.

Luego, me interesa ver que obtenemos para la curva de rotacion a posteriori, NO SOLO con los bariones iniciales (siempre que el tema de la panza en \mu_\alpha sea resuelto, ya que en ese caso ya tendriamos un buen ajuste al stream), sino variando levemente los mismos segun lo que hablamos la ultima vez. Pero esto lo podemos discutir entre los 3 si les parece.

Saludos Carlos

martinmestre commented 2 years ago

Hola @Charly-Arguelles @danielcarpintero, abri este issue solo para que estuvieran todos abiertos y disponibles para leer, porque no se si todos saben ver los issues cerrados. Es todo viejo lo que aparece en este issue. No le des bola.