CBP-Lab: Çift yıldız çevresindeki gezegen adaylarının zamanlama, astrometri ve dinamik ile sınanması

%%{init: {"flowchart":{"curve":"basis","nodeSpacing":28,"rankSpacing":60}}}%%
flowchart LR
  R["Araştırmacı"]:::actor
  D["Danışman / Jüri"]:::actor
  G["Gaia Arşivi"]:::ext
  M["MAST / TESS"]:::ext
  H["Hesaplama altyapısı"]:::ext

  subgraph VERI["Veri"]
    UC01(["UC-01 Hedef sistem kaydet"])
    UC02(["UC-02 Tutulma zamanlarını içe aktar"])
    UC03(["UC-03 TESS'ten tutulma anı ölç"])
  end
  subgraph ZAM["Zamanlama analizi"]
    UC04(["UC-04 Efemeris ve O–C üret"])
    UC05(["UC-05 LTT modeli fit et"])
    UC06(["UC-06 Applegate testi"])
  end
  subgraph AST["Astrometri"]
    UC07(["UC-07 Gaia verisi içe aktar"])
    UC08(["UC-08 Tespit edilebilirlik hesapla"])
    UC09(["UC-09 O–C + astrometri ortak fit"])
  end
  subgraph DIN["Dinamik"]
    UC10(["UC-10 Tek N-body kararlılık koşusu"])
    UC11(["UC-11 Kararlılık haritası üret"])
    UC12(["UC-12 Posterioru dinamik olarak filtrele"])
  end
  subgraph ML["Makine öğrenmesi"]
    UC13(["UC-13 Vekil modeli eğit"])
    UC14(["UC-14 Enjeksiyon-geri kazanım testi"])
  end
  subgraph REP["Rapor ve tekrar üretim"]
    UC15(["UC-15 Figür ve rapor üret"])
    UC16(["UC-16 Deneyi yeniden üret"])
  end

  R --- UC01 & UC02 & UC03 & UC05 & UC06 & UC08 & UC09 & UC11 & UC12 & UC13 & UC14 & UC15
  D --- UC15 & UC16
  M --- UC03
  G --- UC07
  H --- UC10

  UC03 -.->|include| UC02
  UC05 -.->|include| UC04
  UC06 -.->|include| UC05
  UC09 -.->|include| UC05
  UC09 -.->|include| UC07
  UC08 -.->|include| UC07
  UC11 -.->|include| UC10
  UC12 -.->|include| UC10
  UC12 -.->|include| UC13
  UC13 -.->|include| UC11
  UC14 -.->|include| UC09

  classDef actor fill:#E3ECF4,stroke:#2C5E8C,color:#18212B,font-weight:bold
  classDef ext fill:#F7EBD9,stroke:#9A5A10,color:#18212B
  

classDiagram
  direction LR
  class TargetSystem {
    +str name
    +int gaia_source_id
    +Quantity distance
    +float ruwe
    +InnerBinary binary
    +list~Companion~ companions
  }
  class InnerBinary {
    +Star primary
    +Star secondary
    +Quantity period
    +float t0_bjd
    +total_mass() Quantity
  }
  class Star {
    +Quantity mass
    +Quantity radius
    +Quantity teff
    +Quantity luminosity
    +str kind
  }
  class Companion {
    +str label
    +Quantity m_sini
    +Quantity period
    +float ecc
    +float omega
    +float t_peri
    +semi_major_axis(M) Quantity
    +astrometric_signature(d) Quantity
  }
  class TimingPoint {
    +int cycle
    +float bjd_tdb
    +float sigma_s
    +str eclipse_type
    +str source
    +str method
  }
  class TimingSeries {
    +list~TimingPoint~ points
    +o_minus_c(eph) ndarray
  }
  class Ephemeris {
    +float t0
    +float period
    +float quad
    +predict(E) float
  }
  class TimingModel {
    <<interface>>
    +delay(t, theta) ndarray
    +param_names() list
  }
  class LTTModel {
    +int n_companions
    +delay(t, theta) ndarray
  }
  class AstrometricSeries {
    +ndarray t
    +ndarray al_residual
    +ndarray scan_angle
    +ndarray sigma
    +str release
  }
  class AstrometricModel {
    +predict(t, theta) ndarray
  }
  class JointLikelihood {
    +log_prob(theta) float
  }
  class Sampler {
    <<interface>>
    +run(lik, prior) Posterior
  }
  class Posterior {
    +ndarray samples
    +float log_evidence
    +summary() DataFrame
  }
  class ApplegateTest {
    +run(star, amp, pmod) ApplegateResult
  }
  class DynamicsBackend {
    <<interface>>
    +integrate(cfg) StabilityResult
  }
  class ReboundBackend
  class SimulationConfig {
    +list bodies
    +str integrator
    +float t_max
    +int seed
  }
  class StabilityResult {
    +float megno
    +bool ejected
    +bool close_encounter
    +float t_survive
    +is_stable() bool
  }
  class StabilitySurrogate {
    <<interface>>
    +predict_proba(theta) ndarray
  }
  class SPOCKAdapter
  class CBPClassifier
  class Experiment {
    +str id
    +str config_hash
    +str git_sha
    +int seed
  }

  TargetSystem "1" *-- "1" InnerBinary
  InnerBinary "1" *-- "2" Star
  TargetSystem "1" o-- "0..*" Companion
  TargetSystem "1" --> "1" TimingSeries
  TargetSystem "1" --> "0..1" AstrometricSeries
  TimingSeries "1" *-- "many" TimingPoint
  TimingSeries ..> Ephemeris
  TimingModel <|.. LTTModel
  JointLikelihood --> TimingModel
  JointLikelihood --> AstrometricModel
  JointLikelihood --> TimingSeries
  JointLikelihood --> AstrometricSeries
  Sampler ..> JointLikelihood
  Sampler ..> Posterior
  ApplegateTest ..> Star
  DynamicsBackend <|.. ReboundBackend
  DynamicsBackend ..> SimulationConfig
  DynamicsBackend ..> StabilityResult
  StabilitySurrogate <|.. SPOCKAdapter
  StabilitySurrogate <|.. CBPClassifier
  CBPClassifier ..> StabilityResult : eğitim etiketi
  Experiment o-- Posterior
  Experiment o-- StabilityResult
  

flowchart TB
  subgraph UI["Arayüz katmanı"]
    CLI["cbp CLI (Typer)"]
    NB["Jupyter defterleri"]
  end
  subgraph APP["Uygulama katmanı"]
    PIPE["pipelines: fit, stability, inject"]
    EXP["experiment: config, hash, kayıt"]
    REPORT["report: figür, tablo"]
  end
  subgraph DOM["Alan katmanı"]
    CORE["core: ephemeris, ltt, astrometry, kepler, applegate"]
    INF["inference: likelihood, prior, samplers"]
    DYN["dynamics: DynamicsBackend, rebound_backend"]
    MLP["ml: surrogate, features, active_learning"]
  end
  subgraph INFRA["Altyapı katmanı"]
    IO["io: gaia_client, mast_client, timing_loader"]
    STORE["store: Parquet, HDF5, cache"]
    EXEC["exec: yerel havuz, Slurm adaptörü"]
  end
  EXT1[("Gaia TAP")]:::ext
  EXT2[("MAST")]:::ext

  CLI --> PIPE
  NB --> PIPE
  PIPE --> EXP
  PIPE --> REPORT
  PIPE --> INF
  PIPE --> DYN
  PIPE --> MLP
  INF --> CORE
  DYN --> CORE
  MLP --> DYN
  PIPE --> IO
  EXP --> STORE
  IO --> STORE
  DYN --> EXEC
  IO --> EXT1
  IO --> EXT2
  classDef ext fill:#F7EBD9,stroke:#9A5A10
  

flowchart TD
  A(["Başla: hedef sistem"]) --> B["Tutulma zamanlarını topla, BJD_TDB'ye çevir"]
  B --> C["Efemeris fit, O–C üret"]
  C --> D{"O–C'de anlamlı periyodik sinyal var mı?"}
  D -- Hayır --> Z1["Sonuç: cisim yok veya üst limit"]
  D -- Evet --> E["LTT fit: 1, 2, 3 cisim; BIC ve log Z ile seç"]
  E --> F{"Applegate enerji testi: manyetik açıklama mümkün mü?"}
  F -- Mümkün --> Z2["Sonuç: sinyal belirsiz, manyetik aktivite dışlanamıyor"]
  F -- "Mümkün değil" --> G["Tespit edilebilirlik: α ile Gaia hassasiyetini karşılaştır"]
  G --> H{"α ≥ 3σ ?"}
  H -- Hayır --> I["Yalnızca O–C posterioru"]
  H -- Evet --> J["DR4 ile ortak fit: gerçek m ve i"]
  J --> K{"O–C ve astrometri tutarlı mı?"}
  K -- Hayır --> Z3["Sonuç: aday çürütüldü veya gerilim raporu"]
  K -- Evet --> L["Posterior örnekleri"]
  I --> L
  L --> M["Vekil model ile p(kararlı) tahmini"]
  M --> N{"0.2 < p < 0.8 ?"}
  N -- "Evet, belirsiz" --> O["REBOUND ile tam N-body"]
  N -- "Hayır, net" --> P["Vekil etiketi kabul et"]
  O --> Q["Kararlı çözüm oranı ve harita"]
  P --> Q
  Q --> Z4(["Sonuç: kütle, eğim ve dinamik geçerlilik"])
  

sequenceDiagram
  actor R as Araştırmacı
  participant CLI as cbp CLI
  participant EXP as Experiment
  participant IO as io.gaia_client
  participant LIK as JointLikelihood
  participant SMP as Sampler (dynesty)
  participant SUR as Surrogate
  participant DYN as ReboundBackend

  R->>CLI: cbp fit NN_Ser --model ltt2+astro
  CLI->>EXP: create(config) → id, hash, seed
  CLI->>IO: epoch_astrometry(source_id)
  IO-->>CLI: AstrometricSeries (önbellekten veya TAP'ten)
  CLI->>LIK: build(timing, astro, priors)
  CLI->>SMP: run(LIK)
  loop her canlı nokta
    SMP->>LIK: log_prob(θ)
    LIK-->>SMP: log L
  end
  SMP-->>CLI: Posterior (örnekler, log Z)
  CLI->>SUR: predict_proba(örnekler)
  SUR-->>CLI: p(kararlı)
  loop belirsiz örnekler için
    CLI->>DYN: integrate(cfg)
    DYN-->>CLI: StabilityResult
  end
  CLI->>EXP: save(posterior, stabilite, figürler)
  CLI-->>R: rapor yolu + özet tablo
  

sequenceDiagram
  participant AL as ActiveLearner
  participant SUR as CBPClassifier (GPU)
  participant POOL as İş havuzu
  participant DYN as ReboundBackend
  participant ST as Store

  AL->>POOL: başlangıç: 2000 rastgele θ
  POOL->>DYN: integrate × 2000 (paralel)
  DYN-->>ST: etiketler (MEGNO, fırlatılma)
  loop doğruluk hedefe ulaşana dek
    AL->>SUR: fit(etiketli veri)
    AL->>SUR: aday havuzunda belirsizlik
    SUR-->>AL: en belirsiz 500 θ
    AL->>POOL: yalnızca bunları simüle et
    POOL->>DYN: integrate × 500
    DYN-->>ST: yeni etiketler
  end
  AL-->>ST: model + kalibrasyon eğrisi
  

stateDiagram-v2
  [*] --> Queued
  Queued --> Running: işçi aldı
  Running --> Stable: t_max'a ulaştı, ⟨Y⟩ yaklaşık 2
  Running --> Chaotic: ⟨Y⟩ eşiği aştı
  Running --> Ejected: r > r_max
  Running --> Collided: yakın geçiş / çarpışma
  Running --> Timeout: duvar saati sınırı
  Running --> Failed: sayısal hata
  Timeout --> Queued: daha uzun sınırla yeniden dene
  Failed --> Queued: IAS15 ile yeniden dene
  Stable --> Stored
  Chaotic --> Stored
  Ejected --> Stored
  Collided --> Stored
  Stored --> [*]
  

flowchart LR
  subgraph LAP["Dizüstü: Core Ultra 9 275HX, RTX 5070 Ti 12 GB, 32 GB"]
    direction TB
    CPU["CPU havuzu: ~20 REBOUND işçisi (joblib), her simülasyon tek çekirdek"]
    GPU["GPU: PyTorch CUDA; vekil model eğitimi, ileride JAX ile toplu olabilirlik"]
    SSD[("NVMe: data/raw, data/processed, runs/ (Parquet, HDF5)")]
  end
  subgraph REMOTE["Dış servisler"]
    GAIA[("Gaia Arşivi TAP")]
    MAST[("MAST / TESS")]
    GH["GitHub: repo + CI (pytest)"]
  end
  subgraph HPC["İsteğe bağlı: TRUBA"]
    SLURM["Slurm dizi işleri: büyük kararlılık haritaları"]
  end
  CPU --- SSD
  GPU --- SSD
  SSD <--> GAIA
  SSD <--> MAST
  LAP <--> GH
  CPU -. "exec.slurm adaptörü" .-> SLURM