Starting with Chandra
From WikiVirgo
Робота з даними телескопу Чандра (by yu-yu).
Contents |
[edit] Інформація про телескоп Чандра
Телескоп Чандра - це аналог європейського рентгенівського телескопа ХММ-Newton. Країна США. Виведений на орбіту 23 липня 1999 року. Названа на честь американського фізика Субрахманяна Чандрасікара. Діапазон енергій фотонів, що реєструє телескоп, складає від 0.3 до 10 кеВ. До складових обсерваторії входить Камера Високої Роздільної Здатності (High Resolution Camera - HRC), що має широке поле зору та високу кутову роздільну здатність (0.2 кутові секунди). Також даний пристрій має здатність реєструвати велику кількість фотонів в секунду, що дуже важливо для спостереження яскравих об’єктів, таких як чорні діри або нейтронні зорі в нашій Галактиці. Також на телескопі встановлено спектрометр (ACIS – AXAF CCD Imaging Spectrometer) призначений для побудови зображень рентгенівських об’єктів з одночасним визначенням енергії кожного фотона. Для отримання спектроскопії високої роздільної здатності на телескопі використовуються дифракційні гратки (LETG/HETG), що відхиляють рентгенівські промені на різні кути в залежності від їх енергії. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Чандра_(телескоп))
[edit] Як з ним працювати і де брати дані
Дані для обробки на телескопі Чандра знаходяться в базі даних HEASARC (http://heasarc.gsfc.nasa.gov). Для закачки даних потрібно лише вказати ім'я об'єкта та телескоп, з якого ви плануєте отримати спостереження. Прикладом для обробки в даному випадку стане скупчення галактик Абель 2124. Отож, після закачки на ваш ПК файлу з даними спостереженнями перейдемо до первинної обробки.
[edit] Первинна обробка даних
Первинна обробка розпочинається з розархівування даного спостереження. В Лінуксі цю процедуру, як і багато інших, часто зручніше виконувати в командному рядку (терміналі). Розпаковка проводиться наступною командою:
[yurec@hyperion A2124]$ tar -xf w3browse-173292.tar
де w3browse-173292.tar - це назва закачаного файлу спостереження. Після виконання даної операції подивимось, що ми отримали, за допомогою команди ls:
[yurec@hyperion A2124]$ ls 3238 cda.harvard.edu w3browse-173292.tar
Як бачимо, маємо три файли, точніше дві папки і наш попередній заархівований файл. Отож, надалі нам потрібна лише папка з цифрами, вданому випадку 3238 (що відповідає номеру спостереження даного обєкта на телескопі Чандра, іншими словами ObsID даного обєкта.) Перейти в дану папку можна за допомогою команди cd:
[yurec@hyperion A2124]$ cd 3238/
Знову використаємо ls для того, щоб переглянути її вміст:
[yurec@hyperion 3238]$ ls oif.fits primary secondary
Там буде дві папки і файл oif.fits, який нам не потрібний. На відміну від ХММ, в Чандрі не потрібно виконувати калібровку файлів, так як в папці primary усі файли відкалібровані і приведені до нормального вигляду, тобто їх можна використовувати відразу, на відміну від супутника ХММ, де знаходяться сирі дані. Окрім цього папка primary містить основні файли, які потрібно для роботи в першу чергу. В папці secondary знаходяться допоміжні дані. Ми будемо використовувати папку primary, в котру перейдемо за допомогою команди cd і проглянемо її - ls:
[yurec@hyperion 3238]$ cd primary/ [yurec@hyperion primary]$ ls acisf03238_000N002_bpix1.fits.gz acisf03238N002_evt2.fits.gz acisf03238_000N002_fov1.fits.gz acisf03238N002_full_img2.fits.gz acisf03238N002_1_sum2.html acisf03238N002_full_img2.jpg acisf03238N002_1_sum2.ps acisf03238N002_src2.fits.gz acisf03238N002_2_sum2.html acisf03238N002_src_img2.jpg acisf03238N002_3_sum2.html orbitf138024300N001_eph1.fits.gz acisf03238N002_cntr_img2.fits.gz pcadf138312521N002_asol1.fits.gz acisf03238N002_cntr_img2.jpg
Бачимо безліч файликів, для початку розпакуємо їх командою gunzip *.gz і переглянемо - ls:
[yurec@hyperion primary]$ gunzip *.gz [yurec@hyperion primary]$ ls acisf03238_000N002_bpix1.fits acisf03238N002_3_sum2.html acisf03238N002_full_img2.jpg acisf03238_000N002_fov1.fits acisf03238N002_cntr_img2.fits acisf03238N002_src2.fits acisf03238N002_1_sum2.html acisf03238N002_cntr_img2.jpg acisf03238N002_src_img2.jpg acisf03238N002_1_sum2.ps acisf03238N002_evt2.fits orbitf138024300N001_eph1.fits acisf03238N002_2_sum2.html acisf03238N002_full_img2.fits pcadf138312521N002_asol1.fits
[edit] Ініціалізація до програмного забезпечення CIAO
Для побудови зображень, кривої блиску і спектра, а саме це є нашою метою, нам потрібен лише один файл з усіх вище показаних. Основним є файл з суфіксом _evt2.fits, котрий використовується для всіх можливих аналізів цих даних. Тепер поглянемо на саме зображення нашого скупчення. Для цього використовують програмне забезпечення CIAO. Щоб його підключить потрібно ініціалізуватись, простіше - потрібно проробити наступні команди:
[yurec@hyperion primary]$ csh [yurec@hyperion primary]$ source /virgo/scripts/login_ciao.csh CIAO configuration is complete... CIAO 4.2 Monday, November 30, 2009 bindir : /home/virgo/software/CIAO-4.2-x86_64/bin
Це значить, що софт по Чандрі ми підключили і тепер можемо його використовувати. Отож подивимось на Абель 2124, для цього використаємо програму ds9 наступним чином:
[yurec@hyperion primary]$ ds9 acisf03238N002_evt2.fits
Як бачимо - не найкраще зображення для дослідження, проте продовжимо. Потрібно задати регіон для якого нам і потрібно буде проводити аналіз. Ставимо курсор на потрібне місце і клікаєм лівою кнопкою миші, відповідно появиться круг, клікнувши по якому двічі, ви можете поглянути на координати центра в різних одиницях або зробити радіус круга таким, яким вам потрібно (в залежності від вашого завдання). Далі зберігаєм наш регіон, знаходимо вкладку Region->Save і зберігаєм під якимось іменем, в даному випадку - А2124.reg. Клікнувши двічі по регіону, ви побачите рамочку з координатами центра та радіусом круга в фізичних координатах телескопа. Радіус нам потрібен для створення аналогічного за розміром регіону для фону зображення. Що і створимо, в фіз. координатах радіус регіонів буде складати 225 одиниць. Назва фонового файла - А2124_bkg.reg. Все, вікно ds9 можна закривати і повертатись до консолі (терміналу). Проглянемо , що ми отримали нового - ls:
[yurec@hyperion primary]$ ls A2124_bkg.reg acisf03238N002_2_sum2.html acisf03238N002_full_img2.jpg A2124.reg acisf03238N002_3_sum2.html acisf03238N002_src2.fits acisf03238_000N002_bpix1.fits acisf03238N002_cntr_img2.fits acisf03238N002_src_img2.jpg acisf03238_000N002_fov1.fits acisf03238N002_cntr_img2.jpg orbitf138024300N001_eph1.fits acisf03238N002_1_sum2.html acisf03238N002_evt2.fits pcadf138312521N002_asol1.fits acisf03238N002_1_sum2.ps acisf03238N002_full_img2.fits
Появились наші регіони - A2124_bkg.reg та A2124.reg.
[edit] Отримання кривої блиску
Тепер перейдемо до кривої блиску. Вона будується за допомогою команди dmextract наступним чином:
[yurec@hyperion primary]$ dmextract infile="acisf03238N002_evt2.fits[sky=region(A2124.reg)][bin time=::10]" \ outfile=ltcrv.fits bkg="acisf03238N002_evt2.fits[sky=region(A2124_bkg.reg)]" opt=ltc1
Все прописується через пробіл!!! infile="acisf03238N002_evt2.fits[sky=region(A2124.reg)][bin time=::10]" ---- вихідний файл, в якому вказуємо регіон, для якого рахувать([sky=region(A2124.reg)]) та групування бінів, для даного випадку було взято 10, так як видно із зображення, що там мало статистики, тому [bin time=::10], outfile=ltcrv.fits – це назва вихідного файла, bkg="acisf03238N002_evt2.fits[sky=region(A2124_bkg.reg)]" - віднімаємо фон, в принципі можемо цього і не робить, знову ж таки в залежності від задачі, ми ж віднімемо, opt=ltc1 – допоміжна функція, якою ви сповіщаєте програмному забезпеченню, що ви хочете саме криву блиску (ltc1), так як даною командою dmextract можна робити ще багато чого). Проглянути на криву блиску можна за допомогою fv або Prism, програми для перегляду та побудови fits - файлів. Ми використаємо Prism: відкриваємо у вікні Prism наш тільки що створений файл ltcrv.fits і будуємо криву блиску.
Як бачимо є незначні спалахи, проте сильних немає, тож можем використовувати ці дані сміло. До речі, бачимо, що зображення дуже затерте, тож можемо групувати по більше подій ([bin time=::10]) в попередній команді, наприклад по 100.
[edit] Отримання спектру об’єкта
Переходимо тепер до спектра. Щоб побудувати спектр, потрібно створить допоміжні файли .rmf та .arf. Так як основна команда psextract не працює на даному софті, пропоную альтернативу. Аналоги даним файликам - .wrmf та .warf , котрі не вплинуть на ваші результати дослідження. Для їх створення використовуємо команду specextract:
[yurec@hyperion primary]$ specextract "acisf03238N002_evt2.fits[sky=region(A2124.reg)]" \ outroot=A2124 bkgfile="acisf03238N002_evt2.fits[sky=region (A2124_bkg.reg)]" pbkfile=NONE \ dafile=NONE grouptype=NONE binspec=NONE
"acisf03238N002_evt2.fits[sky=region(A2124.reg)]" – вихідний файл з потрібним нам регіоном, outroot=A2124 – назва вихідних файлів, bkgfile="acisf03238N002_evt2.fits[sky=region(A2124_bkg.reg)]" – створення аналогічних фонових файликів, pbkfile=NONE dafile=NONE grouptype=NONE binspec=NONE – допоміжні файли, в даному випадку параметри точні їх невідомі тому потрібно задавати як NONE, в результаті система сама підбере потрібні, проте їх вказувати потрібно). Після запуску (тобто натискання Enter), почнеться підрахунок, причому те, що говорилось вище про pbkfile=NONE dafile=NONE grouptype=NONE binspec=NONE – це і буде результат того, що ми бачитимемо на екрані.
Total 199 regions to be processed: 1> reg# 1135 processed 2> reg# 1136 processed 3> reg# 1137 processed 4> reg# 1138 processed 5> reg# 1165 processed 6> reg# 1166 processed 7> reg# 1167 processed 8> reg# 1168 processed 9> reg# 1169 processed 10> reg# 1170 processed
...І так 199 прорахунків (частина була видалена). 190> reg# 1587 processed 191> reg# 1588 processed 192> reg# 1589 processed 193> reg# 1613 processed 194> reg# 1614 processed 195> reg# 1615 processed 196> reg# 1616 processed 197> reg# 1617 processed 198> reg# 1618 processed 199> reg# 1619 processed
Далі теж для фонових файлів. Тільки вже 184 прорахунків.
Total 184 regions to be processed: 1> reg# 1558 processed 2> reg# 1559 processed 3> reg# 1560 processed 4> reg# 1561 processed 5> reg# 1562 processed 6> reg# 1588 processed 7> reg# 1589 processed 8> reg# 1590 processed 9> reg# 1591 processed 10> reg# 1592 processed
...Тут також було видалено частину обрахунків. 180> reg# 2009 processed 181> reg# 2010 processed 182> reg# 2011 processed 183> reg# 2038 processed 184> reg# 2042 processed
Проглянемо тепер вміст нашої папки - ls:
[yurec@hyperion primary]$ ls A2124_bkg.pi A2124.wrmf acisf03238N002_evt2.fits A2124_bkg.reg A2124_bkg.wfef acisf03238_000N002_bpix1.fits A2124_bkg.wrmf A2124.pi acisf03238N002_src2.fits A2124.warf ltcrv.fits A2124.reg A2124.wfef acisf03238N002_full_img2.fits acisf03238_000N002_fov1.fits acisf03238N002_full_img2.jpg acisf03238N002_1_sum2.html acisf03238N002_1_sum2.ps acisf03238N002_src_img2.jpg acisf03238N002_2_sum2.html acisf03238N002_3_sum2.html orbitf138024300N001_eph1.fits acisf03238N002_cntr_img2.fits pcadf138312521N002_asol1.fits acisf03238N002_cntr_img2.jpg
Як бачимо, добавилось ще з десяток файликів, тепер можна будувати спектр даного скупчення. Для початку потрібно провести процедуру групування, робиться це за допомогою команди grppha наступним чином:
[yurec@hyperion primary]$ grppha clobber=yes A2124.pi A2124.grp \ comm='chkey RESPFILE A2124.wrmf & chkey ANCRFILE A2124.warf & chkey BACKFILE A2124_bkg.pi & group min 10 & exit'
В результаті, якщо все правильно, отримаємо на екрані щось на подобі:
------------------------- MANDATORY KEYWORDS/VALUES -------------------------------------------------------------------- EXTNAME - SPECTRUM Name of this BINTABLE TELESCOP - CHANDRA Mission/Satellite name INSTRUME - ACIS Instrument/Detector FILTER - Instrument filter in use EXPOSURE - 19351. Integration time (in secs) of PHA data AREASCAL - 1.0000 Area scaling factor BACKSCAL - 2.36993E-03 Background scaling factor BACKFILE - A2124_bkg.pi Associated background file CORRSCAL - 0.0000 Correlation scaling factor CORRFILE - none Associated correlation file RESPFILE - A2124.wrmf Associated redistribution matrix file ANCRFILE - A2124.warf Associated ancillary response file POISSERR - TRUE Whether Poissonian errors apply CHANTYPE - PI Whether channels have been corrected TLMIN1 - 1 First legal Detector channel DETCHANS - 1024 No. of legal detector channels NCHAN - 1024 No. of detector channels in dataset PHAVERSN - 1.1.0 OGIP FITS version number STAT_ERR - FALSE Statistical Error SYS_ERR - FALSE Fractional Systematic Error QUALITY - TRUE Quality Flag GROUPING - FALSE Grouping Flag -------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------- ... written the PHA data Extension ...... exiting, changes written to file : A2124.grp ** grppha 3.0.1 completed successfully
Тепер в нас є все потрібне для отримання спектра. Поглянути на нього і продовжувати подальший аналіз можна використовуючи програму Xspec.
[yurec@hyperion primary]$ xspec
***Warning: You do not have an up-to-date version of Xspec.init
in your ~/.xspec directory. It is recommended that you move
your old Xspec.init aside and start up XSPEC again.
This will place a new version Xspec.init in your directory, which you may
then modify using your old settings.
XSPEC version: 12.6.0
Build Date/Time: Thu Apr 15 01:59:54 2010
XSPEC12>
Тепер опишемо процедуру по отриманню зображення спектра.
XSPEC12>da 1:1 A2124.grp (відкриваєм наш згрупований файл)
1 spectrum in use
Spectral Data File: A2124.grp Spectrum 1
Net count rate (cts/s) for Spectrum:1
4.405e-01 +/- 8.201e-03 (50.6 % total)
Assigned to Data Group 1 and Plot Group 1
Noticed Channels: 1-648
Telescope: CHANDRA Instrument: ACIS Channel Type: PI
Exposure Time: 1.935e+04 sec
Using Background File
A2124_bkg.pi
Background Exposure Time: 1.935e+04 sec
Using Response (RMF) File
A2124.wrmf for Source 1
Using Auxiliary Response (ARF) File A2124.warf
XSPEC12>cpd /xw (Current plot device => XWindow — відображення спектру у звичайному вікні) XSPEC12>setpl en (set plot energy – побудова спектру в енергетичних одиницях, а не каунтах) XSPEC12>ig bad (ignore bad – викинути погані біни (події, фотони)) ignore: 0 channels ignored from source number 1 XSPEC12>ig 0.0-0.3 (викинути фотони з енергіями від 0.0-0.3 кеВ) 8 channels (1-8) ignored in spectrum # 1 XSPEC12>ig 10.0-** (викинути фотони з енергіями від 10.0 і більше кеВ) 275 channels (374-648) ignored in spectrum # 1 XSPEC12>plot (побудувати зображення)
От і все - ми отримали наш спектр, далі, в залежності від вашої задачі, проводиться подальший аналіз, з якого отримаються різні параметри об'єктів, наприклад, температура та ін.
