BATC測光系統(tǒng)的流量定標(biāo)

主頁>>課題>>BATC測光系統(tǒng)的流量定標(biāo)一.BATC星等標(biāo)準(zhǔn)星二．星等測光Photometry三.提取圖像頭中的信息四.消光曲線五．消光的變化六.對(duì)消光變化的擬合七.迭代(Iteration)八．程序的運(yùn)行一.BATC星等標(biāo)準(zhǔn)星(standardstars)我們使用了Oke&Gunn(1983)的4顆流量標(biāo)準(zhǔn)星進(jìn)行BATC的流量定標(biāo)。它們分別是BD+17d4708,BD+26d2606,HD19445和HD84937。這些星的絕對(duì)流量取自Fukugitaetal.(1996)。Yanetal.(1999)論文中對(duì)BATC星等的定義和從光譜卷積得到BATC星等的方法做了較詳盡的介紹。通過BATC用這4顆流量標(biāo)準(zhǔn)星在測光夜的觀測數(shù)據(jù)，我們對(duì)他們的流量進(jìn)行了相互交叉檢驗(yàn)（ZHOU,etal.2000）。由此我們還對(duì)這4顆標(biāo)準(zhǔn)星的流量進(jìn)行了修正。表1給出了這4顆流量標(biāo)準(zhǔn)星的BATC星等(ZHOUetal.1999)。NoFilterWavelengthHD19445HD84937BD+262606BD1747081a3371.59.2389.47710.81310.7032b3906.98.6538.80510.23110.0713c4193.58.4488.62910.0619.8294d4540.09.2938.5289.9409.6995e4925.08.1898.4309.8559.5956f5266.88.0738.3319.7319.4977g5789.97.9698.2589.6309.3908h6073.97.9358.2409.6149.3639i6655.97.8858.2129.5779.33010j7057.47.8528.1819.5319.29211k7546.37.8268.1699.5189.25612m8023.27.8008.1499.4889.23413n8484.37.7908.1539.4799.23614o9182.27.7848.1519.4639.21215p9738.57.8018.1729.4869.229

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top二．星等測光Photometry沿用我們以前的測光方法(Yan,1999)，用半徑為15像元的孔徑來進(jìn)行孔徑測光。目前暫時(shí)使用Bertin的測光程序SourceExtractor來測量星等。測光參數(shù)的選取列在文件dingbiao.set中。文件bindbiao.param指定了輸出星表dingbiao.cat中所包含的內(nèi)容。注:所輸出的星表dingbiao.cat是一個(gè)臨時(shí)文件。在其被使用后將被刪除。在輸出星表中中心最亮的不飽和星將被認(rèn)證是所要的標(biāo)準(zhǔn)星。為了使用方便,得到的這個(gè)儀器星等在與其BATC星等比較之前,我們把它歸算到300秒(5分鐘)曝光的儀器星等。

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top三.提取圖像頭中的信息從所處理圖像的圖像頭中,我們可以得到圖像的中心坐標(biāo)(RA和DEC),觀測日期,觀測時(shí)刻和曝光時(shí)間。中心坐標(biāo)和觀測時(shí)間可用來計(jì)算圖像的大氣質(zhì)量。曝光時(shí)間可用來歸算儀器星等到同一曝光時(shí)間。

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top四.消光曲線消光曲線是儀器星等相對(duì)于大氣質(zhì)量的變化曲線。將星等對(duì)大氣質(zhì)量圖進(jìn)行線性擬合我們可以得到地球大氣的消光系數(shù)和測光系統(tǒng)的儀器零點(diǎn)。這里的星等是儀器星等和標(biāo)準(zhǔn)星BATC星等的差值M_inst-M_batc=KX+C這里X是大氣質(zhì)量,K是消光系數(shù),C是儀器零點(diǎn)。我們通過使用這個(gè)直線對(duì)觀測點(diǎn)進(jìn)行中值擬合來得到消光系數(shù)和儀器零點(diǎn)。擬合程序中調(diào)用了程序庫中的有關(guān)程序。

"AprogramfromNumericalRecipe,medfit"

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top五．消光的變化按照以前的一貫假設(shè),我們測光系統(tǒng)的儀器零點(diǎn)不會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)有明顯的變化。觀測中看到的變化主要來自大氣消光的變化。因此,需要一個(gè)時(shí)間項(xiàng)來模擬地球大氣變化的影響。在以前的工作中。我們使用一個(gè)加在儀器零點(diǎn)上的時(shí)間項(xiàng)f(ut)來進(jìn)行改正。這個(gè)時(shí)間項(xiàng)與濾光片波長和大氣質(zhì)量無關(guān)。它可以被視作所有變化因素的平均變化。如Yan(1999)論文所述,f(ut)可以很大程度上減小各種變化造成的影響,使許多測光夜的定標(biāo)誤差達(dá)到BATC的測光要求。為了達(dá)到更好的效果,我們在目前的工作中，考慮了顏色和望遠(yuǎn)鏡指向的因素，并把時(shí)間改正項(xiàng)加在消光系數(shù)上，而不是加在儀器零點(diǎn)上。我們使用兩種定消光變化的方式。一個(gè)是對(duì)每個(gè)濾光片的觀測數(shù)據(jù)單獨(dú)考察變化；另一個(gè)是對(duì)各種濾光片變化的平均得到消光的變化。取平均時(shí),考慮了各顏色消光系數(shù)對(duì)變化的影響。

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六.對(duì)消光變化的擬合以前我們用一些首尾相連的直線來擬合變化,而現(xiàn)在我們用對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平滑來得到消光的變化曲線。平滑時(shí)使用了正負(fù)2小時(shí)內(nèi)的所有觀測點(diǎn)。根據(jù)時(shí)間間隔的大小給與不同的權(quán)重。權(quán)重的大小按以下形式確定:1/(1.0+(T_fit-T_obs)^2)這里T_fit是所確定點(diǎn)的時(shí)刻,T_obs是各觀測點(diǎn)的時(shí)刻。

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七.迭代(Iteration)要對(duì)消光變化有準(zhǔn)確的了解,需要首先很好地確定消光系數(shù)和儀器零點(diǎn)。而為了很好地確定消光系數(shù)和儀器零點(diǎn),又需要知道消光的變化情況。因此,我們采取反復(fù)迭代的方式,來求消光系數(shù),儀器零點(diǎn)和天氣變化。幸運(yùn)的是對(duì)于絕大多數(shù)的觀測夜,經(jīng)過4次以內(nèi)的迭代就可收斂。為了安全起見,我們不加判斷地采取了10次迭代。

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八．程序的運(yùn)行我們發(fā)展了兩個(gè)類似的程序:dingbiao_ds和dingbiao_qs。它們分別用于分濾光片處理天氣變化和求天氣各濾光片的平均變化。這里,我們用dingbiao_ds來說明程序的使用方法。簡單執(zhí)行dingbiao_ds,而不加任何參數(shù),可以從窗口內(nèi)看到如下一些簡單的幫助信息:這些信息表明了此程序可以完成的4種功能,以下分別予以介紹:1.讀圖像并計(jì)算消光系數(shù),儀器零點(diǎn)和天氣變化dingbiao_dsimage-directoryfigur-format如果只有兩個(gè)參數(shù)。那幺一個(gè)是圖像所在目錄,另一個(gè)是圖像格式,程序?qū)淖x圖像開始完成全部計(jì)算。圖像位置可以給絕對(duì)路徑名或相對(duì)路徑名。常用的圖像格式有以下三種:

*xw:把圖輸出到X-圖像窗口內(nèi);

*gif:把輸出圖以gif格式存儲(chǔ)到圖形文件中。本說明所用圖像就是這樣得到的;

*ps:把輸出圖以postscript格式存儲(chǔ)到文件中。此文件可用于打印和LaTex;如果選擇的是"xw",需要用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖像窗口來進(jìn)行下一步計(jì)算并顯示后邊的圖像我們把包括星等,大氣質(zhì)量等中間結(jié)果存在名為result.dat和stdxxxx.dat的文件中。xxxx是觀測日期儒略日的后4位數(shù)字。

文件中第一列是濾光片名稱;第二列是觀測世界時(shí)時(shí)刻;第三列是大氣質(zhì)量;第四列是歸算到300秒曝光儀器星等與BATC星等的差值。2.檢驗(yàn)處理過程和結(jié)果為了方便檢驗(yàn),在計(jì)算過程中,程序輸出了各種圖。我們也可以利用中間結(jié)果result.dat來重新檢查。方法是用plot代替圖像文件目錄:dingbiao_dsplotfigure-format在這種情況下,只有圖像格式名可以改變。計(jì)算過程中所顯示的圖共有五種:

首先是第一次擬合消光曲線的情況(figures/pf11127.gif)

其次是儀器零點(diǎn)上反映天氣的變化f(ut)ofYan(1999)(figures/rC91127.gif)

第三是消光項(xiàng)上反映的大氣消光的變化(figures/rK91127.gif)最后是每次迭代后對(duì)消光曲線的擬合(figures/nf91127.gif)

程序在顯示圖像的同時(shí),在命令窗口中顯示每次迭代的結(jié)果。

3,獲得某時(shí)刻的消光和儀器零點(diǎn)從以前計(jì)算的中間結(jié)果stdxxxx.dat(again,xxxxisJuliandate)中,我們可以得到當(dāng)天觀測期間內(nèi)任何時(shí)刻各濾光片的大氣消光和儀器零點(diǎn)值:dingbiao_dsfilter-bandJulian-dateUT需要輸入三個(gè)參數(shù)。它們分別是濾光片名稱,儒略日和世界時(shí)。還以JD1127的觀測為例,我們執(zhí)行以下命令:dingbiao_dsd112716.35就可以得到d濾光片,在1127那天16.35世界時(shí)的大氣消光和儀器零點(diǎn)如下:

4.獲得定標(biāo)后星等當(dāng)輸入以下參數(shù):濾光片名,儒略日,觀測時(shí)刻,大氣質(zhì)量,曝光時(shí)間和儀器星等。我們就可以得到該星的大氣外BATC星等。dingbiao_dsFilterJ.dayU.T.AirMsExposurM_inst再以JD1127為例。當(dāng)執(zhí)行了如下命令后:dingbiao_dsd112716.351.2060017.3我們就可得到所輸入?yún)?shù)情況下的BATC星等:

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九.應(yīng)用利用所編的新程序,我們檢查了所有的BATC數(shù)據(jù)光盤。檢驗(yàn)確定所有可以用于BATC流量定標(biāo)測光夜。我們分別用dingbiao_ds和dingbiao_qs對(duì)這些天進(jìn)行了計(jì)算。得到了這些天消光系數(shù)和儀器零點(diǎn)的情況。對(duì)于所有這些測光夜中得到的待定標(biāo)天區(qū)圖像，通過進(jìn)一步的計(jì)算,我們給出了這些圖像的星等零點(diǎn)。也就是說,從這些圖像上直接得到的儀器星等加上這個(gè)星等零點(diǎn),就是大氣外的BATC星等。這個(gè)工作可由另一個(gè)程序完成:applyimage-list-file輸入的參數(shù)為圖像名表。這里,我們還分別專門給出了TA03天區(qū)的計(jì)算結(jié)果。

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十.用TA03檢驗(yàn)定標(biāo)效果利用TA03天區(qū)的觀測資料，我們對(duì)定標(biāo)結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)（詳見，數(shù)據(jù)處理PipelineIII部分）。工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)步驟：

1,將TA03天區(qū)按顏色進(jìn)行合并，得到15個(gè)顏色的15個(gè)合并圖像。 2,用BATC的pip2和PSF擬合的方法，對(duì)TA03天區(qū)的源進(jìn)行測光。我們由此得到它們的星等值：M_pip2 3,對(duì)測光夜內(nèi)所觀測的所有TA03天區(qū)圖像進(jìn)行孔徑測光。然后用孔徑測光的星等和生長曲線，得到一些孤立的不飽和亮源的全流量儀器星等，M_ap。 4,對(duì)每顆星，逐一比較它們從單圖和合并圖像上得到星等的星等差。求得兩圖之間星等差得平均值M_pip2-ap。 5,檢驗(yàn)所有觀測夜得M_pip2-ap-Mag_zero。Mag_zero是定標(biāo)得到得測光夜單圖的星等零點(diǎn)。對(duì)于同顏色的所有測光夜M_pip2-ap-Mag_zero應(yīng)該等于同一常數(shù)。事實(shí)上M_pip2-ap-Mag_zero就是合并圖象的星等零點(diǎn)以下每個(gè)表反映一個(gè)濾光片的流量定標(biāo)情況。MagnitudeCalibrationofTA03fieldonabandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p1051186TA03a098-1.2320.0140.081500.0000.000

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.000TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03a.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldonbbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0550455TA03b055-1.1990.0090.1291400.021-0.013

p0510382TA03b126-1.6840.0050.138690.026-0.015

p0550462TA03b071-1.2650.0100.1601060.025-0.016

p0520400TA03b123-1.7090.0030.1261280.0190.007

p1051199TA03b084-1.1350.0080.0191010.0470.038

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.021TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03b.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldoncbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p1051199TA03c085-0.5630.0080.0542200.015-0.012

p1081214TA03c043-0.1730.0070.0602090.0170.014

p1101239TA03c055-0.3440.0070.0461180.010-0.002

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.011TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03c.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldondbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0520400TA03d124-0.5620.0040.1682450.0180.000

p0510382TA03d127-0.5310.0070.1662340.0160.004

p0550462TA03d070-0.5920.0080.2072410.0220.012

p1051199TA03d086-0.0080.0090.0542910.024-0.011

p1101237TA03d071-0.6410.0040.0511680.016-0.007

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.008TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03d.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldonebandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0330072TA03e095-0.1220.0150.1323310.023-0.001

p1051186TA03e0970.2060.0080.0722910.0220.009

p0330092TA03e0470.0800.0080.1262760.027-0.005

p1101239TA03e054-0.8950.0110.0491370.017-0.006

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.006TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03e.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldonfbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0520400TA03f125-0.2470.0030.0943070.0140.003

p1081214TA03f046-1.1680.0050.0662030.0210.000

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p0510382TA03f125-0.2090.0050.0963010.0170.005

p0550462TA03f072-0.5510.0030.1123180.0180.003

p0700757TA03f089-0.4440.0060.1263030.022-0.001

p0330072TA03f0940.0610.0130.0783300.028-0.018

p0550455TA03f056-0.4030.0060.0913070.0190.002

p1101237TA03f050-0.9630.0050.0591510.0210.004

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.007TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03f.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldongbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0700757TA03g090-0.5860.0100.0603850.016-0.002

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p0550462TA03g073-1.0670.0010.0853270.015-0.001

p0510382TA03g124-0.4050.0060.0703680.020-0.006

p0570490TA03g059-0.6040.0060.0663940.012-0.006

p0520400TA03g126-0.9960.0040.0603870.018-0.007

p0550455TA03g057-0.5700.0080.0513790.0190.011

p1101237TA03g072-1.1560.0070.0522200.0190.011

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.008TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03g.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldonhbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0320049TA03h092-0.5910.0110.0584040.0200.011

p0550462TA03h074-1.0730.0040.0693700.0210.014

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p0550455TA03h058-0.3790.0070.0643960.013-0.004

p0700757TA03h091-0.3910.0050.0673910.019-0.011

p1101239TA03h053-1.1060.0100.0562530.020-0.011

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.010TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03h.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldonibandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0700757TA03i0880.3440.0040.0454070.020-0.006

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p0550462TA03i075-0.3450.0020.0424360.025-0.002

p1051199TA03i0460.1750.0080.0334610.0230.017

p0570490TA03i0580.3280.0060.0404460.027-0.020

p0510382TA03i1230.5530.0050.0483870.0230.000

p0330092TA03i0451.1440.0090.0423620.021-0.001

p0520400TA03i122-0.0560.0020.0394340.0220.006

p0330072TA03i0930.4360.0050.0374110.0230.013

p0780850TA03i0320.5050.0120.0413650.0330.023

p1081214TA03i042-1.8310.0060.0391900.0270.006

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.015TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03i.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldonjbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0330072TA03j107-0.7830.0050.0454550.0200.007

p1081214TA03j045-1.8290.0080.0692650.022-0.009

p0550462TA03j076-1.5700.0050.0743280.0270.017

p0740797TA03j091-1.5390.0050.0473300.0310.007

p0570490TA03j066-0.8910.0060.0894500.024-0.004

p1321512TA03j085-0.7840.0030.0624480.019-0.001

p0330092TA03j046-0.0980.0050.0614460.039-0.034

p0520400TA03j121-1.3080.0070.0544560.0230.006

p0550455TA03j054-0.8470.0090.0534410.0320.023

p1101239TA03j052-1.7410.0120.0492710.022-0.015

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.015TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03j.cat<15.0mag

MagnitudeCalibrationofTA03fieldonkbandImage-nameM_zeroErrorGrowthNstarM_apErrorCali_err

p0330072TA03k081-1.0400.0060.0424870.0200.008

p0570490TA03k036-1.1390.0040.0443700.0180.004

p0330092TA03k044-0.3570.0100.0484960.027-0.022

p1101237TA03k049-1.5440.0060.0272970.0280.019

Theerror(RMS)ofcalibrationis0.015TheCalibratedAperturePhotometryCatalog:TA03k.cat<15.0mag

MagnitudeCal