Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Havaintoaikahakemuksen valmistelu. Luento , V-M Pelkonen

Transkriptio

1 Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Havaintoaikahakemuksen valmistelu Luento , V-M Pelkonen 1

2 1. Luennon tarkoitus Havaintoaikahakemuksen (teknisen osion) valmistelu Mitä kaikkea pitää ottaa huomioon Mitä ohjelmia ja havaintoaineistoja löytyy avuksi netistä? Havaintoaineistoja: Skyview Virtual Observatory, SIMBAD, NED, Gator Catalog List, monia muita... Ohjelmia: eri teleskooppien Exposure Time Calculator, Object Observability, Airmass Calculator... Havaintoaikahakemuksen valmistelu 2

3 2. Ihan ensimmäiseksi... Millä teleskoopilla ja instrumentilla pitäisi havainnot tehdä? Onko kyseessä eteläinen (Chile, Australia, Etelä-Afrikka...) vai pohjoinen (Hawaii, Arizona, NOT...) pallonpuolisko? Onko oikea teleskooppi+instrumentti kombinaatio tarjolla? (Esim. nykyään NTT/SofI -havaintoja tarjotaan vain pitkille Visitor Mode -havainnoille, ei Service Modea ollenkaan.) Milloin kohdetta voidaan havaita? Object Observability: Yleensä observatorioilla on Call for Proposals kahdesti vuodessa; esim. ESOn seuraava CfP on syyskuussa, jossa on jaossa aika onko kohde havaittavissa nyt jaossa olevassa periodissa? Havaintoaikahakemuksen valmistelu 3

4 3. Onko data jo saatavilla? Onko kohde jo tunnettu/havaittu? SIMBAD ja NED: SAO/NASA ADS: Onko (tarvittava) data jo saatavilla? ESO Archive: Herschel Science Archive: Gator Catalog List (valmiit katalogit): Skyview Virtual Observatory (kuvat): Monia muita projekteja (esim. UKIDSS) Havaintoaikahakemuksen valmistelu 4

5 4. ESO Science Archive Valitse 'Raw data query form' ja sitten kirjoita kohteen koordinaatit, etsintäalueen koko ja valitse halutut instrumentit Esim. NIR Imaging, eli lähi-infrapuna kuvia (fotometriaa) eikä spektrejä, ja vain science data, ei kalibraatiokuvia Havaintoaikahakemuksen valmistelu 5

6 5. Skyview Virtual Observatory NASAn ylläpitämä palvelin, jolta voi hakea tieteellisiä kuvia gammasäteistä radioalueeseen missä päin vaan taivasta Kuvien koko ja resoluutio (alkuperäinen havainto rajoittaa) Esim. Andromeda, 4 kaariasteen kenttä, 720x720 pixels Havaintoaikahakemuksen valmistelu 6

7 6. Havaintoaikahakemus Tieteellinen osio: Mitä yritetään selvittää ja miksi? Fotometria/spektrometria/polarimetria? Mitä aallonpituuksia/spektriviivoja tarvitaan ja kuinka syviä havaintoja tarvitaan S/N, rajamagnitudit Tekninen osio: Miten/millä/milloin havainnot tehdään? Exposure time calculators, instrument manual (observing strategy, overheads = paljonko ylimääräistä aikaa menee datan lukemiseen & teleskoopin liikutteluun, yms.) Paljonko aikaa pitää pyytää havaintojen suorittamiseen? Visibility: Havaintoaikahakemuksen valmistelu 7

8 7.1 HAWK-I ETC, asetukset INS.NAME=HAWK-I+INS.MODE=imaging Ensiksi havaittavan kappaleen magnitudi tietyssä suodattimessa ja onko kyseessä pistelähde (tähti) vai pintakohde, olosuhteet (seeing, air mass), käytettävä suodatin (sama kuin ylhäällä) ja lopuksi mihin S/N -suhteeseen olisi tarkoitus päästä ja kuinka pitkiä valoituksia on tarkoitus käyttää (mitä pitempi valoitus, sitä vähemmän aikaa kuluu CCD:n lukemiseen, jne.) Havaintoaikahakemuksen valmistelu 8

9 7.2 HAWK-I ETC, tulokset Tuloksista näkyy, saturoituuko kirkkain tähti kentässä yksittäisessä valoituksessa ( maksimi valoitusaika per otos) ja paljonko kokonaisvaloitusaikaa himmeimmästä kohteesta tarvitaan haluttuun S/N-suhteeseen. Havaintoaikahakemuksen valmistelu 9

10 8. Esimerkki 1: α = 18:57:00, δ = -36:53:00 Tumma tähtienvälinen pilvi... Halutaan tehdä NIR (JHKs) fotometriaa ~20 magnitudiin asti (S/N = 10). Mitä teleskooppia+instrumenttia pitäisi käyttää? Milloin voidaan havaita kohdetta? Onko kohde jo tunnettu? Onko (tarvittava) data jo saatavilla? Kyllä. Tosin voi joutua näkemään hieman vaivaa, että tarkistaa riittääkö havaintojen kokonaisvaloitusaika. Jos data on jo julkaistu (klikkaa Program ID ja sitten Publications), niin niissä on yleensä sanottu, kuinka paljon valoitusaikaa tai mikä rajamagnitudi on per kenttä. Havaintoaikahakemuksen valmistelu 10

11 9. Esimerkki 2: α = 17:11:02, δ = -43:40:55 Tähtienvälinen kylmä pilvi... Halutaan tehdä NIR (JHKs) fotometriaa, rajamagnitudit 23.0, 20.5 ja 20.0 (S/N=10). Mitä teleskooppia+instrumenttia pitäisi käyttää? Milloin voidaan havaita kohdetta? Onko kohde jo tunnettu? Onko (tarvittava) data jo saatavilla? No nyt on, koska tämä havaintoaikahakemus hyväksyttiin ja data on nyt saatavilla. Mutta harjoituksen vuoksi oletetaan, että data ei ole saatavilla, ja meidän pitää tehdä havainnointiaikahakemus. Havaintoaikahakemuksen valmistelu 11

12 10. Esimerkki 2, jatkuu... α = 17:11:02, δ = -43:40:55 Kyseessä on Herschel- ja WISE- satelliiteilla havainnoitu kylmä pilvi, jossa mahdollisesti tapahtuu tähtienmuodostusta. Etsitään alkuperäinen Herschel -data. Etsitään 2MASS H-kaista, WISE 4.6μm ja 22μm, ja IRIS 100μm kuvat. Koko 15', resoluutio 2 /pix muissa paitsi IRIS kuvassa riittää hyvin 30 /pix (koska sen oma res on 4'/pix). Etsitään 2MASS tähtien fotometria (pistelähdekatalogi). Lasketaan tarvittava integrointiaika/kaista Hawk-I ETC:llä. Overhead pitäisi laskea käyttämällä ESOn P2PP -ohjelmaa. Oletetaan, että näin on tehty ja overhead on ~100%. Mikä on lopullinen tarvittava aika? Havaintoaikahakemuksen valmistelu 12

13 11. Esimerkki 2, jatkuu... α = 17:11:02, δ = -43:40:55 2MASS fotometria paljastaa, että meillä on kirkkaita tähtiä kuvakentässä. Näistä kirkkain on Ks-kaistassa oleva 7.9 magnitudin tähti. Laske saturaatio (5s yksittäinen valotus). ESO:n säännöt eivät salli suurta saturaatiota (max 5x saturaatioraja ilman erikoislupaa). Joten 5s sijasta otetaan minimivalotusaika 1.7s. Mikä saturaatiotaso on tällöin? Laske pienin mahdollinen seeing (0.1 tarkkuudella) jolla tämä kirkas tähti ei riko ESO:n sääntöjä. Laske uudelleen tarvittavat integraatioajat tällä seeingin arvolla, ja oleta overheadin tarpeen nousseen 200%:n lyhyen valotusajan vuoksi. Mikä on lopullinen aika? Havaintoaikahakemuksen valmistelu 13