OSA manual in Ukrainian

From WikiVirgo

Jump to: navigation, search

PDF version 1

DOC version 1

Основи аналізу даних супутника ІНТЕГРАЛ з допомогою програмного забезпечення
OSA (Offline Scientific Analysis)

Дана інструкція являє собою адаптовану версію посібника з використання даних прилада IBIS/ISGRI, що є головним приладом встановленим на супутнику INTEGRAL. Мета даної інструкції дати уявлення користувачеві про процес обробки даних починаючи від їх завантаження і закінчуючи отриманням учбового результату (зображення об’єкту, його спектру та/або кривої блиску). Для детальної інформації користувач повинен ознайомитись з оригіналом посібника.

Contents

Умовні позначення:

OSA – Offline Scientific Analysis Software (Програмний пакет для обробки даних з супутника ІНТЕГРАЛ);
FOV – Field of View – поле зору інструмента;
scw – Science Window – одне спостереження;
ВІРГО – ВІртуальна Рентгенівська та Гамма Обсерваторія
ІТФ – Інститут теоретичної фізики;

Завантаження даних

Для роботи з OSA необхідно мати багато вільного місця. Для цього кожен постійний користувач ВІРГО класу повинен звернутися до адміністратора та попросити його створити папку з вашим логіном у директорії /unsaved_data/. Об’єм даних, що може міститися у цій папці, є достатнім для роботи з OSA, але не тримайте тимчасові файли згенеровані OSA там занадто довго, адже це папка, що передбачена для тимчасового користування під час аналізу. Фінальні результати збережіть на приватний носій інформації. Адміністратор класу не несе відповідальність за збереження інформації в цій папці і якщо даною папкою не користувались тривалий час, дані у ній будуть видалені.
Дані про об’єкт, що вас цікавить можна отримати різними способами.
Перший - зі домашньої сторінки бази спостережень супутника INTEGRAL Browse data
Робиться це наступним чином:

  • 1. У полі Object name or Coordinates вводиться назва об’єкта або його координати
  • 2. У полі What types of information do you want to search for? вибираємо яку саме інформацію потрібно отримати
  • 3. Натискаємо на кнопку More Option, і далі Specify Additional Parameters
  • 4. На новій сторінці появиться колонка з багатьма параметрами. Найчастіше використовуються поля scw_type (значення pointing), obs_type (значення general), ps (значення public) та good_isgri (значення >5000). Вибираємо потрібні значення полів та натискаємо Start Search
  • 5. На строніці, яка виникла, вибираємо потрібні scw і навпроти них ставимо галочки. Прокручуємо внутрішнє поле списів scw до кінця та натискаємо Request або Prewiew and Request
  • 6. Виконуємо інструкції бази даних для того, щоб завантажити дані


    Другий спосіб - використовуючи базу даних NASA HEASARC
  • 1. У полі Object name or Coordinates вводиться назва об’єкта або його координати, а із списку місій ставиться галочка напроти напису INTEGRAL
  • 2. У полі What types of information do you want to search for? вибираємо яку саме інформацію потрібно отримати
  • 3. Натискаємо на кнопку Detailed Mission/Catalog Search, і далі Specify Additional Parameters
  • 4. На новій сторінці появиться колонка з багатьма параметрами. Найчастіше використовуються поля scw_type, obs_type, status та good_isgri. Вибираємо потрібні значення полів та натискаємо Start Search
  • 5. На строніці, яка виникла, натискаємо intscwpub:INTEGRAL Public Pointed Science Window Data вибираємо потрібні scw і навпроти них ставимо галочки. Прокручуємо внутрішнє поле списів scw до кінця та натискаємо Show current rows selected for Data Products Retrieval і далі Request або Prewiew and Request
  • 6. Після виконаних дій формується архів із запрошеною Вами інформацією з прямим посиланням на скачування у вигляді http ://heasarc.gsfc.nasa.gov/FTP/retrieve/w3browse/w3browse-*.tar


Для полегчення скачування даних, наші користувачі можуть скористатися локальним архівом даних, що знаходиться в ІТФ на сайті http://virgo.bitp.kiev.ua/index.php?lang=ua&mfc=data. Для цього потрібно пройти наступні кроки:

  • 1. Попередні кроки
  • 2. Натисніть на кнопку
  • 3. Оберіть файл
  • 4. Доступні спостереження ви можете отримати з допомогою скрипта
  • 5. Перейдіть до папки

Дочекайтесь кінця завантаження. Тепер ваші дані збережені у папці /unsaved_data/your_login/OBJECT_DATA і ви можете розпочинати роботу з ними.

Початок аналізу

Перед початком роботи з OSA потрібно запустити термінал Лінукса та виконати наступні команди, які ініціюють необхідні для роботи змінні оточення.
Перехід до папки, де відбуватиметься аналіз:

cd /unsaved_data/your_login/

Встановлення цієї папки у змінну, з якою працює OSA:

setenv REP_BASE_PROD $PWD

Під’єднання службових папок у папку, де відбуватиметься аналіз:

ln -s /virgo/arc/cat cat
ln -s /virgo/arc/ic ic
ln -s /virgo/arc/aux aux
ln -s /virgo/arc/idx idx

OSA вважає, що всі дані знаходяться в папці scw, тому дані, що ви завантажили потрібно теж під’єднати у папку, де відбуватиметься аналіз:

ln -s OBJECT_DATA scw

Необхідна річ – логфайл:

setenv COMMONLOGFILE +log

Встановлення змінних оточення класу ВІРГО:

source /virgo/scripts/login

Тепер можна розпочинати роботу з OSA. Наступна частина інструкції являє собою скорочений переклад сторінок 22-33 посібника IBIS analysis user manual, M.Chernyakova, A.Neronov, v.9.2 19.7.2010, chapter 7 "A walk through ISGRI analysis". Переглянути даний розділ можна за посиланням http://www.isdc.unige.ch/integral/download/osa/doc/current/osa_um_ibis/node28.html

Отримання зображення

Елементарний блок даних в нашому аналізі – scw (англ. science window або scw скорочено) – одне спостереження. Одне спостереження триває декілька кілосекунд і один об’єкт, як правило, спостерігається сотні раз. Таким чином сумарна експозиція одного об’єкта може становити декілька сотень кілосекунд. OSA працює з групою спостережень, яку створюють наступною командою:


og_create \

idxSwg=OBJECT.lst \

ogid=OBJECT \

baseDir="./"\

instrument=IBIS

Символ “\” використовують коли потрібно (або бажають) розбити одну команду на декілька рядків. В даному випадку зручніше бачити аргументи команди. Слово OBJECT – довільне і позначає назву вашого об’єкта. Файл OBJECT.lst – саме той, що ви зберегли тоді, коли завантажували дані. Після виконання цієї команди у папці, де ви працюєте з’явится папка obs, а у ній папка OBJECT. Саме у цю папку потрібно перейти, щоб продовжити аналіз:

cd $REP_BASE_PROD/obs/OBJECT

та запустити скрипт

ibis_science_analysis

Image:Main_OSA.jpg

Рис. 1. Головне вікно OSA (інструмент IBIS)

Через декілька секунд з’явиться головне вікно OSA (див. Рис. 1), в якому можна зазначити основні параметри, що буде використовувати скрипт ibis_science_analysis. Далі наводяться значення основних параметрів, що використовуються при аналізі. startLevel – початковий рівень, з якого починають аналіз (зазвичай починають аналіз з рівня COR – корекція даних); endLevel – кінцевий рівень аналізу (для побудови забраження потрібно обрати рівень IMA); GENERAL_levelList – загальний перелік рівнів аналізу (залишається незмінним); CAT_refCat – каталог об’єктів, який використовує OSA під час роботи (може бути як стандартний, так і власний, зроблений спостерігачем. Для початку роботи обирають стандартний каталог, що задається змінною $ISDC_REF_CAT[ISGRI_FLAG==1], де у квадратних дужках вказується, що Рис.1 Головне вікно OSA (інструмент IBIS).

з цього каталогу вибираються лише ті джерела, що задетектовані детектором ISGRI); SWITCH_disableIsgri – залишаємо поле пустим (означає, що ми не вимикаємо обробку даних детектора ISGRI); SWITCH_disablePICsIT – ставимо галочку (означає, що ми вимикаємо обробку даних детектора PICsIT); SCW1_GTI_gtiUserl – це поле вказує на перелік «добрих інтервалів часу» (зазвичай використовується при аналізі гамма-спалахів або при аналізі кривої блиску об’єкта на інтервалі часу, що є меншим за час одного спостереження, тобто експозиції одного scw. Для звичайного аналізу залишаємо це поле пустим); SCW1_GTI_TimeFormat – формат часу (подається, якщо попереднє поле не є пустим і використовує відмінний від стандартного для OSA формат. Стандартний формат IJD, що означає INTEGRAL Julian Day). SCW1_GTI_BTІ_Names – цей параметр включає назви усі «поганих інтервалів часу», які повинні бути викинуті з аналізу (час сонячних спалахів, і т.д.). Залишається незмінним.

Тепер потрібно виставити значення параметрів, що відносяться до побудови зображення. Для цього натисність на кнопку ISGRI IMA і перед вами з’явиться вікно з параметрами, які використовує OSA при побудові зображень (Рис. 2).


Image:ISGRI_IMA.jpg

Рис. 2 Вікно с параметрами побудови зображення.

Далі наводяться значення основних параметрів, що використовуються при отриманні зображення. IBIS_II_ChanNum – кількість діапазонів енергії в яких буде отримуватись зображення (наприклад, 4); IBIS_II_E_band_min – мінімальні значення енергії кожного діапазону; IBIS_II_E_band_max – максимальні значення енергії кожного діапазону (зверніть увагу, що мінімальне значення енергії наступного діапазону дорівнює максимальному значенню енергії попереднього діапазону); IBIS_II_inEnergyValues – цей параметр використовується коли ви бажаєте отримати зображення у більше ніж 10 діапазонах. Параметр вказує на матрицю rmf (Response Matrix Function) – відповідність між каналами приймача та діапазонами енергії; OBS1_SearchMode – режим пошуку джерел (в даному випадку OSA буде шукати кількість джерел у FOV, що задається наступним параметром); OBS1_ToSearch – кількість джерел, які повинна знайти OSA у FOV (в даному випадку 15); OBS1_MinCatSouSnr – мінімальне значення в одиницях сігма (статистичне відхилення) для джерел, що знаходяться у каталозі OSA (в даному випадку 6); OBS1_MinNewSouSnr – мінімальне значення в одиницях сігма (статистичне відхилення) для нових джерел, що знайшла OSA (в даному випадку 7); OBS1_DoPart2 – цей параметр вказує OSA чи робити їй мозаїку зображення об’єкта чи ні. В даному випадку стоїть значення 1, тобто робити (OSA спочатку робить зображення для кожного scw окремо, а потім за бажанням користувача додає всі зображення. Таким чином збільшується експозиція і об’єкт детектується з більшою достовірністю. Таке зображення називається мозаїка); OBS1_pixSpread – зазвичай дорівню1 і означає, що усі фотони, що належать джерелу будуть розкидані навколо центрального піку (гаусіана); OBS1_SouFit – зазвичай дорівнює 0 і означає, що положення усіх джерел з каталогу буде зафітовано (підібрано); SCW1_BKG_I_isgrBkgDol – зазвичай це поле залишають пустим. Це означає, що в використовуєте стандартну карту фону; brSrcDOL – цей параметр означає, що усі яскраві об’єкти задетектовані ISGRI і мають потік >100 фот./с, мають братись до розрахунку під час обчислення нормалізації фону.

Тепер усі параметри виставлені. Натисність OK. Вікно зображення зникне. Натисніть Run і чекайте на кінець обчислень.

Щоб подивитись на результат роботи відкрийте файл isgri_mosa_ima.fits, що буде знаходитись у папці $REP_BASE_PROD/obs/OBJECT. Для цього зручно користуватись програмою ds9. Для більшої зручності локалізації об’єкта, перед тим як відкривати файл з мозаїкою, виконайте наступні команди (вони створять файл регіон, в який входитимуть знайдені об’єкти і який потім можна завантажити і ds9):

cd $REP_BASE_PROD/obs/OBJECT cat2ds9 isgri_mosa_res.fits\[2] found.reg symbol=box color=green cat2ds9 isgri_catalog.fits\[1] cat.reg symbol=box color=white

Щоб подивитись на мозаїку виконайте команду:

$REP_BASE_PROD/obs/OBJECT/isgri_mosa_ima.fits[4] -region $REP_BASE_PROD/obs/OBJECT/found.reg -cmap b -scale sqrt -scale limits 0 60 -zoom 2

Тепер подивіться на зображення. Іноді при аналізі яскравого об’єкта на відстані 10.7 градуса з’являються нові джерела, або навіть яскраві кола. Це так звані джерела «привиди» і вони не є реальними.

Файл зображення складається з чотирьох розширень на кожний діапазон енергії. Для простоти, запам’ятайте, що розширення, яке вам потрібне

isgri_mosa_ima.fits[4*n],

де n = 1,2 ... і позначає номер діапазону енергії (з границями закладеними у аналізі). В цьому розширенні міститься статистична значимість детекції джерела. Як правило ця величина має значення порядку сотень для яскравих об’єктів і одиниць-десятків для слабких.

Отримання спектру

В даному розділі описано основні кроки отримання спектру з стандартною матрицею rmf. Зверніть увагу, що усі джерела в полі зору (див. рисунок отриманий на попередньому кроці) з яскравістю більшою або рівною яскравості вашого джерела повинні братись до уваги. Це є специфікою інструменту та OSA. В той же час наявність у аналізі більше ніж 30 джерел може призвести до проблем в роботі OSA. Тому першим кроком є створення каталогу, в якому будуть знаходитись найяскравіші об’єкти та ваш об’єкт. Це робиться наступними командами:

cd $REP_BASE_PROD/obs/OBJECT

fcopy "isgri_srcl_res.fits[ISGR-SRCL-RES][DETSIG >= 6.0]" specat.fits

Таким чином ви створюєте новий файл specat.fits, в якому будуть знаходитись усі об’єкти найдені у FOV з значимістю детектування >= 6. Подивіться на цей каталог програмою fv:

fv specat.fits

Якщо в даному списку буде більше 30 об’єктів, то видаліть усі значимість яких меньше значимості вашого об’єкта. Після цього зробіть цей каталог придатним лише до читання:

chmod -w specat.fits

Тепер знов запустіть головний скрипт:

ibis_science_analysis

У головному вікні оберіть початковий рівень BIN_S, а кінцевий SPE. Натисніть кнопку ISGRI SPE and LCR. Незабаром з’явиться вікно з параметрами для отримання спектру та кривих блиску (Рис. 3). Далі наводяться значення основних параметрів, що використовуються при отриманні спектра.

IBIS_SI_inEnergyValues – залишіть поле пустим (ви використовуєте стандартну матрицю rmf);

SCW2_BKG_I_isgrBkgDol – залишіть поле пустим (ви використовуєте стандартну карту фону);

SCW2_cat_for_extract – оберіть щойно створений каталог джерел спектр яких потрібно отримати.

Image:ISRGILCR.jpg

Рис. 3 Вікно з параметрами для отримання спектру та кривих блиску.

Інші параметри будуть описані в наступному кроці отримання кривих блиску. Натисність кнопку OK та Run. Дочекайтесь кінця розрахунків. Після закінчення розрахунків, буде створений файл:

scw/XXXXXXXXXXXX.001/isgri_spectrum.fits,

де XXXXXXXXXXXX – номер scw. В цих файлах містяться спектри усіх джерел вашого каталогу, а також фону для даного scw. Вони знаходяться у відповідних розширеннях. Для покращання відношення сигнал шум, ці спектри складаються, і отримується один усереднений спектр для цілої групи спостережень (усіх scw, що містяться у файлі og_ibis.fits). Це робиться командою:

cd $REP_BASE_PROD/obs/OBJECT

spe_pick group="og_ibis.fits[1]" source="name_of_OBJECT" rootname=OBJECT

В результаті ви отримаєте файл OBJECT_sum_pha.fits, в якому і буде просумований усереднений спектр вашого об’єкта. Для того, що подивитись на спектр використовується програма XSPEC. Робиться це наступними командами:

cd $REP_BASE_PROD/obs/OBJECT

fparkey 0.02 OBJECT _sum_pha.fits SYS_ERR add=yes

Команда fparkey записує у заголовок файлу зі спeктром значення систематичної похибки - 20 еВ. Оскільки біни реальних спектрів INTEGRAL як правило перевищують 5 кеВ, таке уточнення є непринциповим.

xspec

cpd /xw

data OBJECT _sum_pha.fits

arf ../../ic/ibis/rsp/isgr_arf_rsp_0020.fits

setpl energy

ign 300.-**

plot ldata

Нижче 22.5 кеВ спектр ISGRI не є придатним для використання. Це ж стосується енергій вище 300 кеВ. Приклад спектра об’єкта зображений на Рис.4.

Image:Spectra.jpg

Рис.4 Спектр об’єкта 4U1700-377.

Отримання кривої блиску

Криву блиску логічно отримувати після попереднього кроку, адже цей крок використовує файли сворені під час отримання спектру. Отже, запустіть головний скрипт:

ibis_science_analysis

У головному вікні оберіть початковий рівень LCR, а кінцевий LCR. Натисніть кнопку ISGRI SPE and LCR. Незабаром з’явиться вікно з параметрами для отримання спектру та кривих блиску (Рис. 3). Залишіть ваш каталог specat.fits у параметрі SCW2_cat_for_extract. Далі наводяться значення основних параметрів, що використовуються при отриманні кривої блиску.

ILCR_num_e – кількість діапазонів енергії в яких ви бажаєте отримати криву блиску (зазвичай діапазони та кількість такі самі як для отримання зображень);

ILCR_e_min – мінімальні значення енергії кожного діапазону;

ILCR_e_max – максимальні значення енергії кожного діапазону (зверніть увагу, що мінімальне значення енергії наступного діапазону дорівнює максимальному значенню енергії попереднього діапазону);

ILCR_delta_t – роздільна здатність по часу (наприклад 100 сек).

Натисність кнопку OK та Run. Дочекайтесь кінця розрахунків.

Криві блиску створяться для кожного scw у файлі

scw/XXXXXXXXXXXX.001/isgri_lcr.fits,

де XXXXXXXXXXXX – номер scw. Щоб скласти криві блиску джерела в певному діапазоні енергії в один файл потрібно виконати наступну команду:

lc_pick source=’OBJECT’ attach=n group=og_ibis.fits+1 lc=OBJECT.fits emin="20" emax="40"

Результат запишеться у файл OBJECT.fits. Для того, щоб подивитись на криву блиску зручно користуватись програмою lcurve з пакету FTOOLS. Після виконання команди lcurve ви будете отримувати запитання, відповіді на які стоять після квадратних дужок. В результаті ви отримуєте ps файл, де буде знаходитись крива блиску. Отже, це робиться командами:


lcurve

Number of time series for this task[] 1

Ser. 1 filename +options (or @file of filenames +options)[] OBJECT.fits[2]

Name of the window file (’-’ for default window)[] -

Newbin Time or negative rebinning[] 100

Number of Newbins/Interval[] 95

Name of output file[default]

Do you want to plot your results?[] yes

Enter PGPLOT device[] /XW

hardcopy OBJECT_lc.ps/PS

quit

Приклад кривої блиску зображений на Рис. 5

Image:LCR_2.jpg

Рис. 5 Крива блиску об’єкта 4U1700-377.

Personal tools