下面逐步了解DS9。本节可以在整个课程中作为参考指南使用。我们将展示DS9的功能和其他特性,你可以大致了解其功能以及如何使用。鼓励下载其他资源,稍后演示如何下载。这个软件很好玩,你可以在数据观察中通过这些特定步骤学到很多东西。现在我们进入屏幕启动 DS9,启动 DS9时,会看到一个空白画面。我们要做的第一件事通常是载入图片:找到最上面的菜单栏,注意到有很多选项,如文件、编辑、视图、框架。为方便起见,这一栏中也出现了这些选项,可以任选一处进行分析。我们先点击【分析】,出现下拉菜单。这个虚线很方便,有点像剪刀,单击虚线,可以随意移动【分析】面板,不需要一直点击顶部菜单栏。这个可能只适用于部分操作系统,如果不适用也无所谓,只要找到【分析】就会出现下拉菜单。通过点击【虚拟天文台这样】载入图片,在点击【虚拟天文台】之前首先要注意菜单最后两行是【加载分析命令】和【清除分析命令】,下面没有其它东西。让我们看看转到【虚拟天文台】时会发生什么。
点击【虚拟天文台】,出现了一个服务器列表,这些服务器包含用于课程的数据。首选登录的分析服务器是【Rutgers Primary MOOC X-Ray Analysis server】。其他服务器是为了以防万一首选服务器出现问题,单击其中一个服务器(只能点一个),观察会发生什么。
立即出现了一个新窗口。现在屏幕上显示可以使用的所有观察结果。现在不需要虚拟天文台窗口了,所以把它最小化。现在我们看到的列表是钱德拉卫星对不同物体的观测数据,多年来用这颗卫星完成了成百上千个观测。如果你没找到想要的观测数据,可以自己输入该观察结果,不过我们现在要展示DS9的功能(先不讨论了)。点击第一个观测数据,这是十几年前钱德拉卫星发射时看到的第一道光,其中包括对超新星Cas A的观测。现在我们要点击第一个观测数据,观察区域出现了黑白画面,再注意分析面板中发生了什么?现在分析面板最后一行是【Chandra-Ed Analysis Tools】(某某分析工具),可以作为处理数据的指南。现在最小化观测列表的窗口(之后不用了),点击【Chandra-Ed Analysis Tools】,顶部又出现了虚线,可以点击虚线,拖拽面板以观察这些分析命令是什么。
现在处理观察对象CAS A。你可能首先要问CAS A是什么,它在哪里?我们很难与它保持距离,否则它的位置会更容易回答,但就像地球表面有纬度和经度,我们在空间中有一个坐标系,坐标系显示在左上角的WCS框中。现在框是空白的,因为鼠标不在数据源上,当指针在数据源上移动时,α和δ发生变化,它们相当于地球上的经纬度,δ是源的纬度(赤纬),想象穿过地球赤道切片,把切片延伸到天空,得到纬度,再测量天赤道以北或以南的纬度。


如果我们选择银河系中心为本初子午线,银河盘面为赤道,上图可见这是一个典型螺旋星系,我们得到一个完全不同的坐标系。在【分析】中点击【坐标网格参数】。在这里,可以选择各种坐标。现在我们选择了所谓的WCS,即世界坐标系,我们也可以点击银河坐标,观察网格显示的情况。可以看到坐标系发生了变化(变斜了),这是因为地球相对于银河系平面是倾斜的,这种倾斜反映在坐标系的变化中。
现在谈谈这个对象本身。这是一颗超新星遗迹,恒星经历了1000万年到可能100亿年演化寿命,并在一场巨大的灾难性事件中爆炸,将恒星内所有物质喷到星际空间,成为下一代恒星的温床。之后几周我们会详细讨论这个物体。但现在我只想用这张图展示DS9的一些功能。这个物体从一端到另一端距离约为5 秒差距。一个秒差距大约是三光年。所以从CAS A一端到另一端的距离大约是15光年。至于一光年有多远(有多少英里或公里),如果你让一道光束绕地球旋转,它在一秒内可以绕地球七圈。想象一下这是多么巨大的东西,以至于光需要15年才能从超新星遗迹的一端传播到另一端。我们到CAS-A的距离则更为惊人,约为3.5千秒差距,超过10000光年。换句话说,现在从CAS A到达我们的光线是在10000多年前出发的,非常惊人。

如果光线暗淡,显示为黑色、红色、紫色,随着光线变亮,图像表示的区域会变成绿色、浅绿色,直到几乎变成白色。有趣的是,相同颜色未必需要以完全相同的方式显示。看底部的颜色栏,这些差不多是以线性方式均匀分布。如果点击【scale】,可以换掉线性比例尺,有时做PPT不想用线性比例尺。现在转到幻灯片,看看为什么要选择非线性比例尺。
假设有一个亮点,其强度为100。在线性比例尺中,我们有一个具有100 个亮度单位的亮点和4个亮度单位的暗点。亮度和暗点的亮度之比是25:1。现在选择平方根比例尺,亮点变为10个亮度单位,暗点变为2个亮度单位,亮度之比不是25:1,而是5:1。因此我们在平方根尺度上增强了暗点。回到 DS9看看实际是如何操作的。
现在知道了为什么需要不同的表示形式,看看从线性表示变为平方根表示会发生什么。仔细观察底部栏和相关数字的变化。可以看到更多图像中的微光部分。事实上,这个紫色区域只不过是钱德拉收集到的背景光子,与实际超新星遗迹无关。我们可以来回切换,看看怎样使用平方根甚至对数比例尺显示图像中光线更微弱的部分。因此实际上可以用多种不同方式显示这些数据。
还可以改变图像对比度——从一种强度到另一种强度要多久,类似高对比度图像如(黑白)打印和低对比度图像如某些照片。

这是灰度图像。点击菜单栏中的【颜色】查看【颜色映射参数】,弹出对话框,可以修改对比度和偏差。现在,当我使用对比度滑块时,请特别注意底下的栏会发生什么。如果增加对比度,请注意黑白渐变条的对比度加深了。可以看到物体立即从黑色转变为白色,中间几乎没有灰色过渡。移动对比度滑块可以改变对比度。
偏差用于改变灰度开始变化的位置。让我们看看移动偏差滑块时会发生什么(偏差越高,画面越暗)。你可以使用这些特定表示形式,改变对比度和偏差。
要以多种方式展示图像,并展示想看的内容,可以展示图像的灰暗部分或明亮部分。我们广泛利用这种方式进行观察。比起单独看对比度、偏差,可能比较好的方法是凭感觉。返回图像并对其点击右键,可以通过上下左右滚动来调用颜色映射变更。现在点击右键,左右移动时改变偏差,可以在对话框中看到偏差发生了变化。如果上下移动则改变对比度。你可以根据想要观察对象的方式来进行调整。