H25天文学校 謹賀新年.

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1 H25天文学校 謹賀新年

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3 日程(1) 1月 4日(土) 午後2時 ～ 翌日午後5時 1月 5日 14-15h 導入 15-16h 今回の観測準備
1月 4日(土) 午後2時 ～ 翌日午後5時 14-15h 導入 15-16h 今回の観測準備 対象 座標、ファインディングチャート、 移動量の計算 16-17h 望遠鏡使用法 望遠鏡＋CCDカメラ フィルターにより、フォーカスが違う 観測(20時～29時) 1月 5日　 データ転送、簡易処理

4 日程(2) 1月19日(日) 午前11時 ～ 午後5時 2月 9日(日) 午前11時 ～ 午後5時 データ処理
1月19日(日) 午前11時 ～ 午後5時 データ処理 2月 9日(日) 午前11時 ～ 午後5時 conclusions? who knows!

5 目標 こんな観測もできる、ということを知る いつか、明るい彗星が来たらやってみよう！ という準備をしよう

6 導入 太田こどもの国児童会館用スライドの再上映 注： ISON彗星期待にぎにぎし頃のスライド

7 その後。。。

8 ISON彗星（C/2012 S1）/COMICS (Cooled Mid-infrared Camera and Spectrometer)
すばる望遠鏡によるたいへんぜいたくな観測

9 ISON彗星（C/2012 S1）/FOCAS すばる望遠鏡によるたいへんぜいたくな観測

10 ISON彗星（C/2012 S1）/HSC すばる望遠鏡でイオンテールが検出？

11 ISON彗星（C/2012 S1）/HDS

12 ISON彗星（C/2012 S1）/HDS 河北秀世(前ぐんま天文台研究員)： PIを引率 Naなどの輝線が多数検出
HDS を用い、積分時間 20 分間。HDSによる他の彗星のスペクトルに比べてガス輝線が多く、C2, NH2, H2O+, O, Na などが含まれる。 特に今回観測されたスペクトルには、ナトリウム原子の非常に強い輝線が含まれています。ナトリウム原子は彗星に含まれる塵から蒸発して出てくると考えられていますが、観測当時のアイソン彗星の塵による反射光は弱くこの考え方には沿わないため、ナトリウム原子の生成機構についても新たな知見が得られる可能性があります。

13 Lovejoy彗星（C/2013 R1）/FOCAS (Cooled Mid-infrared Camera and Spectrometer)
特に、核周辺に見られる X 字状の複雑な構造が特徴的です。これは核から吹き出すダストのジェットであると考えられています。 観測・データ解析を行った国立天文台の八木雅文さんは「この晩は天気が悪く、ドームを開けたり閉めたりしながら雲の合間を縫っての観測でしたが、話題の彗星のデータも得られ、美しい画像を多くの方と共有することができて良かったです」とコメントしています。

14 Lovejoy彗星（C/2013 R1）/Supcam

15 天体の光 熱輻射 (例：星の可視光) 量子力学的な発光 (例：星形成領域の光) 電子の運動 (シンクロトロン) 波長分布：連続光
熱輻射 (例：星の可視光) 波長分布：連続光 量子力学的な発光 (例：星形成領域の光) 波長分布：輝線光(特定の波長) 電離ガス、中性ガス、分子ガス 状態のちがい ⇒ 輝線波長が近く、バンドにみえる 角運動量、振動、スピン状態、同位体、(速度) 電子の運動 (シンクロトロン)

16 観測方法 撮像観測(光の強さの空間情報) 分光観測(光の強さの波長情報) 偏光観測 広帯域撮像 ⇒ 連続光 :太陽の反射光
広帯域撮像　⇒　連続光　:太陽の反射光 狭帯域撮像　⇒　輝線 : 量子力学的発光 分光観測(光の強さの波長情報) 偏光観測 実はこれが一番楽しかったか？ 偏光版あるいはwallaston prizmが必要 キャリブは一番難しい(らしい) ダストがたくさんあると強くなる

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18 狭帯域撮像観測からわかりそうなこと 特定の輝線についての2D空間情報 さまざまな分子について、 存在量 光を出す条件(温度、密度、他？)
広帯域と分光の「あいのこ」のような感覚 さまざまな分子について、 存在量 光を出す条件(温度、密度、他？) (が混合した情報)の空間分布がわかる(だろう)。 分子の存在比などから、彗星が「形成された」ときの温度が推定できる。

19 2001A2(Neat)

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21 狭帯域でわかりそうなこと 狭帯域でうつらなかった場合。。。 C2どうしでも、輝線により光る条件が違う？
広帯域画像にunsharpmasking 詳細構造が強調される

22 観測方法～みちくさ 目を広げてみると？ 赤外観測 （ex. COMICS) 電波観測(ALMA) X線 中心核までみえる？
温度分布を測れる？ 電波観測(ALMA) what’s new ? X線 nothing new ?

23 観測天体 Lovejoy彗星(C/2013 / R1) Brewington彗星(154P/Brewington )
Linear彗星 (C/2012 X1) Not satisfied ? Then try visit:

24 最近発見された彗星あれこれ Orbital elements and ephemerides are available for the following unnumbered comets: C/2013 X1 (PANSTARRS) C/2013 W2 (PANSTARRS) P/2013 W1 (PANSTARRS) C/2013 V5 (Oukaimeden) C/2013 V4 (Catalina) C/2013 V3 (Nevski) C/2013 V2 (Borisov) C/2013 V1 (Boattini) C/2013 US10 (Catalina) C/2013 U2 (Holvorcem) C/2013 U1 (Catalina) P/2013 TL117 (Lemmon) C/2013 TW5 (Spacewatch) P/2013 T2 (Schwartz) C/2013 S1 (Catalina) P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS) C/2013 R1 (Lovejoy) C/2013 P4 (PANSTARRS) C/2013 P3 (Palomar) C/2013 P2 (PANSTARRS) C/2013 O3 (McNaught) P/2013 O2 (PANSTARRS) C/2013 N4 (Borisov) P/2013 N3 (PANSTARRS) C/2013 L2 (Catalina) P/2013 J4 (PANSTARRS) C/2013 J3 (McNaught) P/2013 J2 (McNaught) C/2013 H2 (Boattini) C/2013 G9 (Tenagra) C/2013 G8 (PANSTARRS) C/2013 G7 (McNaught) C/2013 G6 (Lemmon) C/2013 G5 (Catalina) C/2013 G3 (PANSTARRS) P/2013 G1 (Kowalski) C/2013 F3 (McNaught) C/2013 F2 (Catalina) P/2013 EW90 (Tenagra) C/2013 E2 (Iwamoto) C/2013 E1 (McNaught) P/2013 CU129 (PANSTARRS) C/2013 C2 (Tenagra) C/2013 B2 (Catalina) C/2013 A1 (Siding Spring) C/2012 X2 (PANSTARRS) 　　 C/2012 X1 (LINEAR) C/2012 V2 (LINEAR) C/2012 V1 (PANSTARRS) C/2012 U1 (PANSTARRS) 　 　 P/2012 TK8 (Tenagra) P/2012 T2 (PANSTARRS) C/2012 S4 (PANSTARRS) C/2012 S3 (PANSTARRS) 　　　 C/2012 S1 (ISON) C/2012 Q1 (Kowalski) /2012 OP (Siding Spring) C/2012 LP26 (Palomar) C/2012 L2 (LINEAR) C/2012 L1 (LINEAR)

25 C2013 / R1 (Lovejoy)

26 154P (Brewington)

27 C2012 / X1 (Linear)

28 彗星の位置情報の取得 MPC(minorplanet center)/IAU 小惑星、彗星を中心に、太陽系内の「小天体」
OBSERVERS>Ephemeris Service Minor Planet & Comet Ephemeris Service と 表示されればOK

29 軌道パラメーターの意味 来年K野さんが彗星の位置測定で軌道計算の天文学校を開いてくれるだろう、きっと、必ずや。 Date / UT
R.A. (hours/min/sec) Dec. (deg/min/sec) , epoch Delta E‒obj 距離 (AU) r S‒obj 距離 (AU) El solar elongation (S‒E‒obj angle)(deg) Ph phase angle (S‒obj‒E angle)(deg) m 彗星では、m1: 全等級、m2: 核の等級 (in V) sky motion 来年K野さんが彗星の位置測定で軌道計算の天文学校を開いてくれるだろう、きっと、必ずや。

30 Finding chartの作成 暗いうちは、画像をみただけでは彗星は 識別できないかもしれない
NASA digitized sky survey (STScI) skyview Aldadin

31 移動量の計算 sky motionが1”/min ⇒ 10”/10 min ⇒ 移動はみえる(FWHM < ～1.5”)
移動量を設定して、彗星が静止してみえるような 望遠鏡の設定ができる(ことがある) v(R.A.) = ̶ skymotion*cos(P.A.+90.0) / 15.0 v(dec.) = skymotion*sin(P.A.+90.0) かな？

32 ＝対象からやってくる光子の数を数値にする
望遠鏡＋CCDカメラ 望遠鏡 ＝天体を明るく大きくうつす 肉眼の10000倍明るく、150倍細かくみえる。 カメラ ＝対象(像)を「写す」 ＝対象の光の強度を画像にする ＝対象からやってくる光子の数を数値にする フィルターの利用、ピクセルスケール0.63”

33 フィルター「ワーク」 Slot 1: CN/385 Slot 2: C3/406 Slot 3: Blue cont. Slot 4: C2/5141 Slot 5: Green cont. Slot 6: NH2/6338 CN/385 V R I C2/5141 NH2/6338

34 画像は本来の天体の姿をあらわさない 本来の姿を得るためには、補正が必要 (姿＝光の強さの分布）
データ処理 画像は本来の天体の姿をあらわさない 本来の姿を得るためには、補正が必要 (姿＝光の強さの分布）

35 画像処理(解析) 王道はない データによりいろんなオプションのどれがよいか検討してマイナーチェンジが必要
原則のようなものはあるがすべてに原則があるわけではない 大差ないところに神経質になりすぎないように データによりいろんなオプションのどれがよいか検討してマイナーチェンジが必要 最終的にどうするのがよいか判断する方法をたくさん持つことが重要 だが、難しい シンプルな原則(統計)にもとづくべき

36 解析環境の準備

37 データ処理

38 データ処理

39 データ処理 光の強さ 20 21 18 19 25 24 27 23 15 22 30 28 32 35 31 26 36 34 13 37 17 11 12 29 16 10 9 33 7 6

40 データ処理 観測直後の画像の「光の強さ」＝ CCD雑音(dark/bias)＋(天体の光＋空の明るさ)×感度ムラ 天体本来の「光の強さ」
げた 観測直後の画像の「光の強さ」＝ CCD雑音(dark/bias)＋(天体の光＋空の明るさ)×感度ムラ

41 画像処理の流れ 観測直後の画像の「光の強さ」＝ CCD雑音(dark/bias)＋(天体の光＋空の明るさ)×感度ムラ ∴ 天体の光＝ ( 観測直後の画像の「光の強さ」 ̶ CCD雑音 ) / 感度ムラ ̶ 空の明るさ これを画像でやる。 実際には、複数の画像を合成することで、 CCD欠損ピクセルが消え、また、ノイズが減り統計精度(信頼度)が高まる その分、プロセスは多段複雑

42 画像処理の流れ 画像リスト作成 ダーク画像作成、ダーク引き フラット画像作成(+規格化)、フラットかけ スカイ引き
位置あわせ前測定(明るい星の位置と明るさの測定) 画像の座標変換式導出の準備 シーイングそろえ(省略) 画像の座標変換 各画像のカウントそろえ Stack 係数測定 連続光差し引き フラックスキャリブレーション　(標準等級に直す) 標準星画像で開口測光(aperture photometry；機械等級が測定される) 標準星カタログと比較して、機械等級　→　標準等級への変換式を決定 これでR-bandのCCD上のカウントと光子の個数との変換が可能に

43 以下省略

44 imheader DflatH04 l+ hselect
imheader DflatH04 l+ hselect *.fits "$I,DATE-OBS,JST,OBJECT,EXPTIME,DET-TSTR,FILTER01" yes > zheader0 awk '{printf("%15s%12s%10s%10s%7.1f%7.1f%7s\n",$1,$2,$3,$4,$5,$6,$7)}' < zheader0 > zheader Next lines for AP hselect *.fits "$I,DATE-OBS,TIME-OBS,EXPTIME,CCD-TEMP" yes > zheader0 awk '{printf("%20s%12s%10s%7.1f%8.2f\n",$1,$2,$3,$4,$5)}' < zheader0 > zheader imstat Dark*.fits[800:1400,800:1400] fields="image,mean,mode,stddev,min,max" >> zstat.dark0 imstat Bias*.fits[800:1400,800:1400] fields="image,mean,mode,stddev,min,max" >> zstat.dark0 awk '$1 != "#" {printf("%35s%8.1f%8.1f%7.2f%8.1f%8.1f\n",$1,$2,$3,$4,$5,$6)}' < zstat.dark0 > zstat.dark rm -f zheader0 zstat.dark0 imcomb Bias* Bias comb=median scale- zero- lsig=1.5 hsig=1.5 imcomb Dark03s* Dark03s comb=median scale- zero- lsig=1.5 hsig=1.5 mkdir Trash ls -1 *.fits | cat | awk '$0 !~ /Bias/ {print($0)}' > zdsub.list "$I,EXPTIME,EXPOSURE" yes - unalias grep cat zheader | awk '$7 == "Ha6577" {print($1)}' | grep Dflat > zfDHa6577.list cat zheader | awk '$7 == "Ha6577" {print($1)}' | grep Sflat > zfSHa6577.list cat zheader | awk '$7 == "R" {print($1)}' | grep Dflat > zfDR.list cat zheader | awk '$7 == "R" {print($1)}' | grep Sflat > zfSR.list imstat *flat*b.fits[800:1400,800:1400] DflatH comb=median reject=avsigclip lsigma=1.5 hsigma=1.5 scale=mode zero- statsec=[200:1900,200:1900] SflatH comb=median reject=avsigclip lsigma=1.5 hsigma=1.5 scale=mode zero- statsec=[200:1900,200:1900] DflatR comb=median reject=avsigclip lsigma=1.5 hsigma=1.5 scale=mode zero- statsec=[200:1900,200:1900] SflatR comb=median reject=avsigclip lsigma=1.5 hsigma=1.5 scale=mode zero- statsec=[200:1900,200:1900] imdel *flat*b.fits imren *flat*H0*.fits,*flat*R0*.fits Trash/ noao generic normalize *flat*.fits sample=[100:1950,100:1950] normalize *flat*.fits sample=[100:1950,100:1950] lower=0.90 upper=1.10 imstat *flat*.fits cat zheader | awk '$7 == "Ha6577" {print($1)}' | grep -v flat > zobjHa.list cat zheader | awk '$7 == "R" {print($1)}' | grep -v flat > zobjR.list / / ls -1 *bf.fits > zclean.list task wclean = wclean.cl wclean zclean.list

45 位置あわせに使う明るい星の検出 （以下、Hαの1枚目だけ書き下してある。2-4枚目とR-bandの分はwebページファイルに）
　木曽の画像は大きくて個々の星像が小さくてよくみえない。さちっている可能性もあるので、あらかじめさちらない星をpreselectionをかける。 sex IC342H01bf.fits -CATALOG_NAME IC342H01.cat0 -DETECT_THRESH 75 -SEEING_FWHM 3.5 -PIXEL_SCALE 1.5 awk '$1 != "#" && $2 > 100 && $2 < 2040 && $4 > 1.75 && $5 > 0.95 && $6 < {print($2,$3)}' < IC342H01.cat0 | sort +5 -n | tail -300 > IC342H01.cat 位置と明るさの測定 imexam.fittype="gaussian" rimexam.itera=1 displ IC342H01bf 1 tvmark 1 IC342H01.cat radii=10 mark="circle" imexam IC342H01bf keeplog+ logfile=IC342H01.dat imexam IC342R01bf keeplog+ logfile=IC342R01.dat imagecu=IC342H01.dat graphcu=IC342H01.dat HaとRがほぼ同じ位置にうつっている場合はこれができる rimexam.fittype="moffat" rimexam.itera=3 出力を整形して星の位置と明るさのみ取り出す foreach file (IC342*dat) set name1=`echo $file | sed s/.dat// | sed s/IC342/ps/ ` awk '$1 != "#" {printf("%8.2f%8.2f%12.1f\n",$1,$2,$4)}' < $file > $name1 end wc ps* 基準にする画像とそれに位置あわせをする画像の同じ星のデータが一行内に並ぶようにする foreach file (IC342*dat) set name1=`echo $file | sed s/.dat// | sed s/IC342/ps/ ` set name2=`echo $file | sed s/.dat// | sed s/IC342/pp/ ` paste psH01 $name1 > $name2 二つの画像に対応する星がない場合に削除する foreach file (pp*) set name1=`echo $file | sed s/pp/pw/ ` sort -k4,5 < $file > $name1 vi $name1 mv -f $name1 $file

46 スカイ引き シーイングそろえ(省略) 画像複製準備 座標変換式(則)の導出
imstat IC342*bf.fits nclip=5 lsigma=1.5 usigma=1.5 lower=INDEF upper=INDEF field="image,mode" > bg.IC342 paste bg.IC342 bg.IC342 | expand > test1 awk '$1 != "#"{printf("%8s%20s%3s%8.1f%20s\n","imarith ",$1," - ",$2,$3)}' < test1 > test2 sed 's/bf.fits$/bfs.fits/' < test2 > wsky.cl cl < wsky.cl シーイングそろえ(省略) 画像複製準備 foreach file (pp*) set name1=`echo $file | sed s/pp/pq/ ` awk '{printf("%8.2f%8.2f%8.2f%8.2f\n",$1+100,$2+100,$4+100,$5+100)}' < $file > $name1 end #Paste images into larger format so that all good area will be fully used in the imcombine...... magnify IC342H01bfs frame imreplace frame ls -1 *bfs.fits > wcopy.list sed -e 's/bfs/l/; s/^/imcopy frame /' < wcopy.list > wcopy.cl cl < wcopy.cl imcopy IC342*bfs.fits[11:2040,*] IC342*%bfs%l%.fits[111:2140,*] 座標変換式(則)の導出 imren IC342H01l IC342H01t !Final image size which is shown in the header of the reference image(hx1st this case) will be used in the next geomap. imheader IC342H01t l- ls -1 pq* > test sed -e 's/$/.dat/' < test > test1 paste test test1 | expand > wgeomap0 sed -e 's/^/geomap /; s/$/ inter- maxit=3 reject=1.75 func=legendre >> zgeoIC342.out/' < wgeomap0 > wgeomap.cl rm -f test test1 wgeomap0 geomap.xxo=3 geomap.xyo=2 geomap.yxo=2 geomap.yyo=3 cl < wgeomap.cl cat zgeoIC342.out | grep rms cat zgeoIC342.out | grep rotation cat zgeoIC342.out | grep scale

47 画像の変換 重ね合わせの準備：星のカウントそろえ ls -1 IC342*l.fits > test0
sed -e 's/l.fits/t.fits/' < test0 > test1 sed -e 's/IC342/pq/; s/l.fits/.dat/' < test0 > test2 sed -e 's/IC342/pq/; s/l.fits//' < test0 > test3 paste test0 test1 test2 test3 | expand > wgeotran0 sed -e 's/^/geotran /; s/$/ boundary=const const= interpo=spline3 xscale=1.0 yscale=1.0/' < wgeotran0 > wgeotran.cl cl < wgeotran.cl displ IC342H01t 1 zs- zr- z1=0 z2=100 displ IC342H02t 2 zs- zr- z1=0 z2=100 ……. 重ね合わせの準備：星のカウントそろえ vi frameH vi frameR paste psH01 psH02 psH03 psH04 > sfluxH paste psR01 psR02 psR03 psR04 > sfluxR awk '{printf("%8.2f%8.2f%8.2f\n",$3/$6,$3/$9,$3/$12)}' < sfluxH awk '{printf("%8.2f%8.2f%8.2f\n",$3/$6,$3/$9,$3/$12)}' < sfluxR awk '{printf("%8.2f\n",1.0/$1)}' < scaleH > weightH awk '{printf("%8.2f\n",1.0/$1)}' < scaleR > weightR IC342HM0 combine=median reject=avsigclip lsigma=2.0 hsigma=2.0 \\ zero- lthresh=-200 hthresh=INDEF IC342RM0 combine=median reject=avsigclip lsigma=2.0 hsigma=2.0 \\ zero- lthresh=-200 hthresh=INDEF displ IC342HM0 1 zs- zr- z1=5 z2=150 displ IC342RM0 2 zs- zr- z1=0 z2=250 imcopy IC342HM0[100:2150,1:2000] IC342HM imcopy IC342RM0[100:2150,1:2000] IC342RM imdel test,test1,test2,frame,IC342BM0,IC342HM0,IC342RM0,IC342BA0,IC342HA0,IC342RA0 imdel *l.fits,*t.fits,*dfs.fits mkdir starsIC342 mv p* sflux* scale* frame* weight* IC342*dat starsIC342/ rm -f te1 te2 test test0 test1 test2 test3 wgeotran0 test0 zheader0

48 連続光の差し引き sex IC342HM.fits -CATALOG_NAME IC342H.cat0 -DETECT_THRESH 50 -SEEING_FWHM 3.0 -PIXEL_SCALE 1.5 awk '$1 != "#" && $2 > 100 && $2 < 2040 && $4 > 1.80 && $5 > 0.95 && $6 < {print($0)}' < IC342H.cat0 | sort +5 -n | tail -100 | awk '{print($2,$3)}' > IC342H.cat imexam IC342HM.fits keeplog+ logfile=IC342H1.cat imagecu=IC342H.cat graphcu=IC342H.cat imexam IC342RM.fits keeplog+ logfile=IC342R1.cat imagecu=IC342H.cat graphcu=IC342H.cat awk '$1 != "#" {print($1,$2,$7)}' < IC342H1.cat > IC342H2.cat awk '$1 != "#" {print($1,$2,$7)}' < IC342R1.cat > IC342R2.cat paste IC342H2.cat IC342R2.cat | expand | awk '{print($3/$6)}' > HR.ratio imarith IC342RM.fits * 0.3 test imarith IC342HM.fits - test IC342Ha.fits