DS9大杂烩(第二部分)

现在我们还能做什么?我们可以创建一个接近等高线图的东西,类似地球上的地形图,以查看图像中哪些部分具有相同强度。操作方式是单击【等值线】和【等值线参数】。可以看到我们生成了具有相同强度的区域。可以通过多种方式来勾勒出想要查看图像的哪些部分。为了更好的观察,让我们改变比例尺,转到平方根比例尺。


平方根比例尺

可以看到这些绿色的等值线不是特别有用,但【等值线参数】对话框中的【Levels】代表具有特定强度的区域,注意它们成线性关系。我们使用平方根比例尺,但可以生成一组不同类型的等级数据。现在除了0以外有4个等级,可以修改等级数,比如改成9。稍后我们再讨论平滑度。因为现在有了新的比例尺(等级数变化了),点击【生成】,可以看到一组全新的值,再点击【应用】。得到了一组关于强度的完全不同的“地形图”。

点击【等值线参数】对话框菜单中的【Scale】,把线性改成平方根。点击【生成】和【应用】,看到一组不同的强度等级。正如我们之前所考虑的,这里生成了更多弱光的等级。为了显示得更清楚,让我们平均一下,以免细节数量完全相同,有点像把一堆像素加起来,取平均值,使曲线光滑。现在改变平滑度,点击【应用】,可以看到不同等级的强度作为位置的函数。
线性比例尺

为了更清楚地看到这一点,在主页面回到线性比例尺,可以看到有一组强度等级,显示CAS-A很不规则,有各种小突起。特别地,在图上单击右键,方便调整对比度和偏差。
可以看到图的左上角像一个爆炸区域,看起来像一个要吹破的气球。之后详细讨论CAS-A时再来聊这个话题。
现在稍微展示下右上角两个图像窗口能做什么。左边是一个平移窗口,可以在蓝框内点击,然后移动显示区域。如果想看图像其它部分,可以移动该框,松开鼠标看到图像位置变了。可以按想要的方式使图像重新定位,比如将其居中。也可以通过放大查看其中特定部分,点击【zoom】和【+】,看看左边的蓝框变得越来越小,蓝框内就是我们观察的部分。现在你可以看到CAS-A观测数据的单个像素,甚至到数位层面。
让我们再点击【zoom】和【-】回到正常大小。现在钱德拉仪器部分中的每个像素代表天空中1/2角秒。这个数字越小,观察数据的分辨率就越高。对于钱德拉天文台,这里的每个像素都有1/2角秒。
我们现在只是看了图像,还没有真正做什么事。我们现在要做的是查看观察数据。为了做到这一点,要点击观察区域,单击那个点时,会放置一个区域,出现绿色的小圆圈,代表选中的区域,用来作进一步分析。单击即可放置区域,如果在区域内再次单击,角上会出现四个小方块,可以通过单击和拖动来抓取这些手柄,并根据需要放大或缩小区域。
如果不小心放置了一个区域(经常会不小心点到),要删除该区域的方法是首先选中它,再单击,然后按删除键,区域消失了。事实上,如果查看此处的【菜单】,有一个【删除】按钮可以删除任何想要删除的区域。

我们将研究这个特定观察数据中存在的能谱,或者说每个光子或所有光子中存在的能量范围。选择这个区域,拖拽把手使区域差不多覆盖整个观察数据。现在转到【Chandra-ed分析工具】,点击【快速能谱图】,弹出新窗口,分析服务器研究区域中每个光子,并给出检测到的光子数量作为能量函数。
快速能谱图

在X射线中,我们通常以keV或eV表示能量。这里的2000表示所有以2000eV为中心的小范围内的光子都位于此处。可以在图中看到这些波峰,我们稍后会发现,这是天体中存在元素的指纹签名。在接下来的几周内,我们将多次使用能谱。现在我要转到超新星遗迹的特定部分,特别地,想转到x约为4050,y约为 4100处,在此处放置区域。现在对该观察区域做一个快速能谱图,得到如下结果。
(4050,4100)

现在选择一个不同区域,如x约为4550或4530,四处移动鼠标。几年前我寻找有趣的探索之处,找到了这个特殊点,所以我知道点在这里。你可以通过大量观察来做到这一点:四处浏览,看看有什么有趣的。我在找(4530,4176),差不多是这里,这是我要查看的区域。顺便一提,如果想移动区域,选择区域后,可以单击并拖动它,把它差不多放在想要的地方。选择区域后再做一次快速能谱图。
4050vs4530

观察两区域之间的差异。第一例中,在刚过1keV处有一个巨大的峰值,而在第二例中,相同位置的尖峰要低得多,但2keV处有一个尖峰。这表明,超新星遗迹的演化不仅仅是一个球对称的膨胀气球或球体。在超新星遗迹的小区域内还发生了需要引起注意的事情,这也是当今X射线天文学界的一个活跃研究领域。

我现在要加载另一个对象,后发星团(Coma cluster,朝向后发座Coma Berenices)。在数据清单页面点击后退,寻找这个观察数据。点击该观察数据(编号1112,名称为COMA CLUSTER),加载后发座星系团的图像。这是一个由成百上千个星系组成的星系团,发出微弱的光芒,实际上在X射线图中还是相当明显的,在星系团内遍地发光。几十年前(1970s)由Uhuru卫星发现时是个很大惊喜。现在我们加载了后发星团,选择【颜色】--【b】,选择平方根比例尺。
后发星团

现在可以明显看到后发星团的情况。注意这个十字架只是卫星本身造成的现象,它们表示钱德拉卫星上的探测器的不同部分。所以这个观察结果实际上跨越了卫星上的几个芯片。
现在为了更进一步,我要转到【Frame】,选择其它框架载入另一图像。找到【Frame】-【Tile】(平铺),在原观察结果右边放置一个新框架。

接着转到【分析】菜单下的【图像服务器】,选择【SAO-DSS】。这是对天空特定部分(对应后发星团的区域)的数字天空调查。使用天空调查以检索对应于后发星团的那部分天空。这要耗费一点时间,因为它正在查看一个相当大的天空区域。但很快将看到在后发星团的可见光图像。现在要对齐这两个框架,使它们展示完全相同的天空部分。注意这有点复杂。右边框架周围有一个蓝框,表示该框被选中。如果要回到X射线的框架,选择X射线图像的话要点击左图,然后左框出现了蓝色的框架线。左边的观察结果周围看不到东西,而且也不出现在右边。现在转到【Frame】,匹配左右框架,比如用世界坐标系(本质上是赤经和赤纬)匹配两个框架,于是右边图像发生缩放,完全对应左边图像。注意,这个视野中的几乎每一个物体都是一个星系,其中有数十亿颗恒星。它确实是一个巨大的由引力结合而成的星系团。我们在天空中看到它,称之为后发星团。现在我们将转到菜单栏的【编辑】部分,我们不使用指针,而是单击十字叉线,指针变成了十字叉线。现在回到【frame】-【锁定】-【十字叉线】-【WCS】锁定十字叉线,拖动其中一个十字叉线,另一个也会随之移动。点击后,可以四处移动查看,比如想查看有多少X射线来自这里或者这里的对象。它在X射线图像和光学图像中都很明亮。这里还有一个对象,是一个在X射线图像和光学图像中都非常明亮的星系。而这个对象只是一个普通的星星,在光学图像中可见,但在X射线图像中几乎不可见。
下面两个亮点是前两个,这个放叉丝的是第三个

现在我们可以使用不止一张图像进行各种不同类型的分析。在接下来的几周内,我们也将使用此功能。现在,我想做最后一件事。就像前面看CAS-A能谱一样,查看后发星团的能谱。回到后发星团的X射线图像,做点不一样的事。点击【区域】-【形状】-【椭圆】,把区域形状从圆形改成椭圆,因为这显然是一个椭圆形的物体。放置椭圆区域,选中区域,拖拽到这里。现在已经选择了区域,让我们再做一个能谱。点击【分析】-【Chandra-ed 分析工具】,对后发星团做一个快速能谱图,它与CAS-A生成的能谱非常不同。这些是一些有趣的差异和相似之处,我们将在未来的X射线源中看到。
后发星团能谱

我们将使用ds9 研究 X 射线源的许多不同方面。到现在为止应该对如何使用ds9操作图像有了感觉。有一个在线手册,可以根据需要查看尽可能多的详细信息。希望你喜欢这节ds9大杂烩,鼓励大家进入Chandra-ed档案下载尽可能多的资源,查看并使用数据,看看有什么想法。

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