Starting with Chandra

From WikiVirgo

Jump to: navigation, search

Робота з даними телескопу Чандра (by yu-yu).

Contents

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))

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.

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

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 


Image:Image.jpeg

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.

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.

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.

Personal tools