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ESPRIT… …es-tu là?. Séminaire Astroqueyras / Meudon 29-30 Mai 2004 Olivier Thizy. Agenda. Théorie du Traitement ESPRIT [14h-15h] Linux / Installation Quelques Outils (FitsView, DISP) GEOMETRY WCAL EXTRACT. ESPRIT. Echelle Spectra Reduction: an Interactive Tool
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ESPRIT……es-tu là? Séminaire Astroqueyras / Meudon 29-30 Mai 2004 Olivier Thizy
Agenda • Théorie du Traitement ESPRIT [14h-15h] • Linux / Installation • Quelques Outils (FitsView, DISP) • GEOMETRY • WCAL • EXTRACT
ESPRIT • Echelle Spectra Reduction: an Interactive Tool • Programmes écrits (en C) par Mr Donati • Dédiés à la réduction automatique de spectres polarisés ou non • extraction optimale du spectre à échelle • forme des ordres est non linéaire • projection de la fente n’est pas parallèle aux lignes ou colonnes du capteur CCD • Tourne sous Unix ou Linux
Trois programmes en Un • GEOMETRY • Calcul de la géométrie du spectre dans l’image. • WCAL (Wavelength CALibration) • Calibration en longueur d’onde de l’image (pour chaque ordre, modèle 2D) • EXTRACT • Extraction optimale du signal spectral • Et en bonus: • HPF: extraction d’une coupe de l’image • DISP: affichage spectres
Installation • Marche sous Mandrake 9.0… mais doit aussi marcher sous RedHat, Mac OS 10… • Nécessite PGPLOT (compilateur Fortran!) • Script d’installation de Jean-Bernard Emond • Procédure d’installation et d’utilisation en cours de rédaction (voir travaux pratiques) • Avoir son «Linux pour les nuls» avec soi !!! • Utiliser FITSView pour visualiser les imageshttp://www.nrao.edu/software/fitsview/
Fichiers Utiles • ftp://ftp.astro.caltech.edu/pub/pgplot/pgplot5.2.tar.gz • Programme PGPLOT (graphiques sous Linux) • display.tar • quelques programmes de visualisation • ech.tar • logiciel Esprit proprement dit • lib.tar • bibliothèque de programmes utilisés par Esprit • data.zip • les fichiers exemples fournis par Coralie Neiner (pas indispensables, mais utiles pour suivre les exemples de la procédure…) • thar.arc • fichiers des raies théorique du Thorium-Argon • l'atlas papier du Thorium-Argon (scan PDF) • indispensable pour s'y retrouver dans cette "jungle" de raies!!!
DISP • F: spectre/graphe complet (Full) • K: sélection zone au clavier (Keyboard) • M: sélection zone à la souris (Mouse) • G: ajustement Gaussien & calcul de centre
Ecran de travail Jean-Pierre dubitatif devant Linux…
Images Test (Coralie, 1998) • Mus98a057: Offset • Mus98a119: ThAr • Mus98a120: Flat • Mus98a108: Psi Ori; B2 • Mus98a110: Ome Ori; B3 ; Ha en émission • Mus98a111: Alp Tau; K5; beaucoup de raies
Trucs & Astuces… Ordre Croissant Bleu (-serré) Rouge (+serré) Bleu Rouge Longueurs d’onde croissantes
Y X Géométrie… 100 Bleu (-serré) Rouge (+serré) Écart=12 Ordre #85 Ordre #86 1024 Ligne=500 Longueur d’Onde croissante X=25 (réf=bord) Truc! 50 50 1024
Paramètres ‘geom_r.in’ • Zone utile: 50 1024 0 1024 • Orientation: Y N Y • Dispersion le long des colonnes CCD: Y • Longueurs d’onde augmentent avec les pixels:N • ‘Flip’ des images: Y • Position des ordres: 25 12 85 1 30
Eureka !!! Ordre 86 Ordre 85
Paramètres ‘geom_r.in’ • ../data/mus98a120.fits Flat • ../data/mus98a119.fits ThAr (ou spectre à faire!) • n pas utilisé • ../data/mus98a057.fits Offset • 50 1024 0 1024 Zone utile • y n y Orientation • 25 12 85 1 30 Position des ordres • n Correction ‘slit curvature’ • geom_r.dat Fichier coefficients modèle • y Sauvegarde fichier spectre • mus119.s Fichier sauvegarde spectre
Fichier résultat • Le fichier ‘spectre’ peut être visualisé avec DISP. Normalement, on cherche les raies du spectre de la lampe de référence (ThAr) mais on peut aussi faire le traitement d’un spectre stellaire • Le fichier ‘coefficients’ servira pour la suite
Sortie Geometry (1/2) Byte swap on FITS files Flat field exposure : Name of file to read FITS data from : ../Data/mus98a120.fits ('Flat ') Comparison : Name of file to read FITS data from : ../Data/mus98a119.fits ('ThAr ') Fabry-Perot : Name of file to read FITS data from : no fabry-perot exposure provided Offset : Name of file to read FITS data from : ../Data/mus98a057.fits ('Bias frame ') Full CCD is [1124:1124] Input CCD subformat (pix0, npix for each axis) : 50 1024 0 1024 Is dispersion along CCD columns (y/n) : yes Is wavelength increasing with pixel along orders (y/n) : no Do you want to invert orders (y/n) yes Trimming and transforming data files... Trimming and transforming data files... Trimming and transforming data files... Removing offset... Accuracy of 2d offset fit : 0.25 ADU; Readout noise : 2.00 ADU Centre point of first order (at row #500) : 25.00 Approximate separation between orders : 12 Number of first order and order increment towards top of CCD : 85 1 Maximum number of orders [default = 100] : 30
Sortie Geometry (2/2) Counting and locating orders... Found 30 orders on CCD Order # 85 is centred at column # 25.0 Order # 86 is centred at column # 37.0 Order # 87 is centred at column # 49.3 Order # 88 is centred at column # 61.6 … Measuring order curvature... Rms accuracy of 2d fit to order location : 0.040 pix Building coordinate system... Looking for columns with more than 11.00% of maximum flux... Order # 85 : columns -2.0 to 2.0 Order # 86 : columns -2.0 to 2.0 Order # 87 : columns -2.0 to 2.0 Order # 88 : columns -2.0 to 2.0 … Correcting pixel to pixel sensitivity differences... Do you want to correct slit curvature (y/n) : no Name of file to save geometry info to : geom_r.dat Do you want to save the reduced comparison spectrum (y/n) : yes Collapsing frame columns... Name of file to save Stokes profiles to : mus119.s
‘geom_r.in’ à StVéran… • ../stveran/FLAT1.FIT • ../stveran/ZETTAU1.FIT • n • ../stveran/BIAS1.FIT • 0 2000 0 2000 • y n n • 876 31 85 1 20 • n • geom_r.dat • y • zettau.s
Recouvrement des ordres Ordre N Ordre N+1
Nos raies de référence… Ordre 85 Ordre 86
L1 L2 WCAL… L1=658.3906 X1=102.5799 L2=664.3790 X2=699.7462 Dispersion = (L2-L1)/(X2-X1) = 0.010028 nm/pixel L0 = L1-Dispersion*X1 = 657.362 nm L0 L1 L1 X1 X2
Paramètres ‘wcal_r.in’ • mus119.s Fichier de raies Musicos • 30 Nbre d’ordres • 85 1 1er ordre & incrément • 85 657.362 0.010028 N° ordre, L0, Dispersion • thar.arc Catalogue de raies • th_r.ws Spectre de raies calibré • calib_r.dat Modèle 2D de calibration
Sortie Wcal (1/4) Uncalibrated spectrum of comparison lamp : Name of file to read Stokes I profiles from : mus119.s How many orders in the spectrum : 30 Number of starting order (pix 0 to 1023) and order increment : 85 1 Order to be calibrated first : 85 Approx lam0 (nm) and disp. (nm/pix) for order #85 : 657.3620 0.010003 Name of file to read th-ar line wavelengths from : thar.arc Identifying comparison lines in order #85... Line @ 657.6122 nm not found in spectrum … Feature @ pix 102.58 (~658.3903 nm) identified as line @ 658.3906 nm Line @ 658.4372 nm not found in spectrum … Feature @ pix 699.74 (~664.3699 nm) identified as line @ 664.3698 nm … Preliminary calibration of order #85 : rms acc. 0.83 pm (pix0 = 657.4729; dlam = 0.009888) Identifying comparison lines in order #86... … Line @ 658.0230 nm not found in spectrum Feature @ pix 884.74 (~658.3904 nm) identified as line @ 658.3906 nm … (X1) (X2)
Sortie Wcal (2/4) … Feature @ pix 903.38 (~496.8759 nm) identified as line @ 496.8755 nm Feature @ pix 922.22 (~497.0073 nm) identified as line @ 497.0079 nm Feature @ pix 952.16 (~497.2151 nm) identified as line @ 497.2160 nm Preliminary calibration of order #114 : rms acc. 1.05 pm (pix0 = 490.2853; dlam = 0.007379) Rejecting blended lines... Order #85 : Line @ 657.7215 nm rejected Line @ 658.8539 nm rejected Line @ 659.1484 nm rejected Line @ 661.3374 nm rejected Line @ 666.4051 nm rejected Order #86 : Line @ 655.8876 nm rejected Line @ 657.7215 nm rejected Line @ 658.8539 nm rejected Line @ 659.1484 nm rejected Order #87 : Line @ 643.8916 nm rejected …
Sortie Wcal (3/4) … Calibrating orders #85 to #114... >>> Mean rms accuracy : 1.24 pm Rms accuracy of order #85 calibration : 0.86 pm (max dev : 1.89 pm) Mean spectral resolution in order #85 : 36145 Rms accuracy of order #86 calibration : 0.83 pm (max dev : 1.71 pm) Mean spectral resolution in order #86 : 36732 Line @ 643.7761 pm rejected (dev = -7.57 pm) Line @ 648.1302 pm rejected (dev = -15.14 pm) Line @ 649.3778 pm rejected (dev = 17.33 pm) Rms accuracy of order #87 calibration : 1.60 pm (max dev : 3.91 pm) Mean spectral resolution in order #87 : 36562 Line @ 643.7761 pm rejected (dev = -10.44 pm) Rms accuracy of order #88 calibration : 1.16 pm (max dev : 2.44 pm) Mean spectral resolution in order #88 : 38170 Rms accuracy of order #89 calibration : 1.44 pm (max dev : 3.66 pm) …
Sortie Wcal (4/4) … Checking calibration from orders overlap... Overlap accuracy between orders #86 and #85 : -0.06 pix @ 658.3906 nm (respective shifts of -0.73 pm and -0.12 pm) -0.03 pix @ 659.3939 nm (respective shifts of -0.24 pm and 0.06 pm) Overlap accuracy between orders #87 and #86 : 0.38 pix @ 650.6987 nm (respective shifts of 1.95 pm and -1.71 pm) WARNING!! 0.01 pix @ 650.9050 nm (respective shifts of 0.61 pm and 0.55 pm) 0.12 pix @ 651.2364 nm (respective shifts of 1.40 pm and 0.24 pm) 0.01 pix @ 651.3846 nm (respective shifts of 0.67 pm and 0.61 pm) Overlap accuracy between orders #88 and #87 : 0.07 pix @ 643.1555 nm (respective shifts of 0.00 pm and -0.67 pm) -0.43 pix @ 644.1899 nm (respective shifts of -2.44 pm and 1.65 pm) WARNING!! 0.11 pix @ 644.3860 nm (respective shifts of 0.79 pm and -0.31 pm) … Name of file to save Stokes profiles to : th_r.ws Name of file to save calibration table from : calib_r.dat
Spectre de raies calibré Note: on voit bien le recouvrement des ordres…
Paramètres EXTRACT • ../Data/mus98a110.fits Image spectre à extraire • ../Data/mus98a120.fits Image Flat • ../Data/mus98a057.fits Image Offset • geom_r.dat Résultat GEOMETRY • 5 2 Gain & Bruit (???) • y Extraction Optimale ? • 10 Seuil • y Calibration disponible ? • calib_r.dat Résultat WCAL • n Normalisation ? • mus110.spc Fichier de sortie
Sortie Extract (1/2) Byte swap on FITS files Stellar exposure : Name of file to read FITS data from : ../Data/mus98a108.fits ('HD35715 ') Flat field : Name of file to read FITS data from : ../Data/mus98a120.fits ('Flat ') Offset : Name of file to read FITS data from : ../Data/mus98a057.fits ('Bias frame ') Name of file to read geometry info from : geom_r.dat Detector gain (e/ADU) and read-out noise (e) : 5.000 2.000 Optimal extraction of spectrum (y/n) : yes Rejection threshold [default = 10.0] : 10.0 Trimming and transforming data files... Trimming and transforming data files... Trimming and transforming data files... Removing offset... Accuracy of 2d offset fit : 0.25 ADU; Readout noise : 2.00 ADU Setting up error bars array... Building coordinate system... Looking for columns with more than 2.00% of maximum flux... Order # 85 : columns -2.5 to 2.5 Order # 86 : columns -2.5 to 2.5 …
Sortie Extract (2/2) … Order #113 : columns -3.0 to 2.5 Order #114 : columns -3.0 to 2.5 Correcting pixel to pixel sensitivity differences... Removing background... Accuracy of 2d background fit : 2.55 ADU Normalising to flat field flux... Optimal extraction of spectrum... Extracting order #85 Rejecting pixel @ [ 39: 873] (val : 2.362e-02, dev : 23.74 sig) Rejecting pixel @ [ 43: 945] (val : 1.509e-02, dev : 23.61 sig) … Do you have calibration information : yes Name of file to read calibration table from : calib_r.dat Correcting wavelength scale from Earth motion... Some information is missing in file headers Do you want spectrum continuum to be normalised : no Displaying SN statistics... Signal to noise ratio in order # 114 : I> 210 Signal to noise ratio in order # 113 : I> 210 Signal to noise ratio in order # 112 : I> 220 … (page suivante)
Exemple de spectre Ha Doublet Sodium mus108: Omi Ori
Recouvrement H-alpha
Et maintenant: travaux pratiques !!!