BATC测光系统的流量定标

1、主页 课题 BATC测光系统的流量定标一 . BATC 星等标准星二星等测光 Photometry三 . 提取图像头中的信息四. 消光曲线五消光的变化六. 对消光变化的拟合七. 迭代 (Iteration)八程序的运行一 . BATC 星等标准星 (standard stars)我们使用了Oke & Gunn(1983)的 4 颗流量标准星进行BATC的流量定标。它们分别是 BD+17d4708, BD+26d2606, HD19445和HD84937。这些星的绝对流量取自Fukugitaet al.(1996)。 Yan et al.(1999)论文中对BATC星等的定义和从光谱卷积得到BA

2、TC星等的方法做了较详尽的介绍。通过BATC用这4 颗流量标准星在测光夜的观测数据，我们对他们的流量进行了相互交叉检验（ZHOU,et al. 2000）。由此我们还对这4 颗标准星的流量进行了修正。表1 给出了这4 颗流量标准星的BATC星等(ZHOU et al. 1999)。NFilteWavelengtHD1944HD8493BD+26260BD1747orh576081a3371.59.2389.47710.81310.7032b3906.98.6538.80510.23110.0713c4193.58.4488.62910.0619.8294d4540.09.2938.5289.9

3、409.6995e4925.08.1898.4309.8559.5956f5266.88.0738.3319.7319.4977g5789.97.9698.2589.6309.3908h6073.97.9358.2409.6149.3639i6655.97.8858.2129.5779.3301j7057.47.8528.1819.5319.29201k7546.37.8268.1699.5189.25611m8023.27.8008.1499.4889.23421n8484.37.7908.1539.4799.23631o9182.27.7848.1519.4639.21241p9738.5

4、7.8018.1729.4869.2295top二星等测光 Photometry沿用我们以前的测光方法(Yan,1999) ，用半径为15 像元的孔径来进行孔径测光。目前暂时使用 Bertin 的测光程序 Source Extractor 来测量星等。 测光参数的选取列在文件 dingbiao.set 中。 文件 bindbiao.param 指定了输出星表 dingbiao.cat 中所包含的内容。 注 :所输出的星表dingbiao.cat是一个临时文件。在其被使用后将被删除。在输出星表中中心最亮的不饱和星将被认证是所要的标准星。为了使用方便, 得到的这个仪器星等在与其BATC 星等比较之

5、前 , 我们把它归算到300 秒 (5 分钟 )曝光的仪器星等。top三 . 提取图像头中的信息从所处理图像的图像头中,我们可以得到图像的中心坐标(RA 和 DEC), 观测日期 ,观测时刻和曝光时间。中心坐标和观测时间可用来计算图像的大气质量。曝光时间可用来归算仪器星等到同一曝光时间。top四 .消光曲线消光曲线是仪器星等相对于大气质量的变化曲线。将星等对大气质量图进行线性拟合我们可以得到地球大气的消光系数和测光系统的仪器零点。这里的星等是仪器星等和标准星 BATC 星等的差值M_inst-M_batc = K X + C这里 X 是大气质量 ,K 是消光系数 ,C 是仪器零点。我们通过使用

6、这个直线对观测点进行中值拟合来得到消光系数和仪器零点。拟合程序中调用了程序库中的有关程序。A program from Numerical Recipe, medfittop五消光的变化按照以前的一贯假设,我们测光系统的仪器零点不会在几小时内有明显的变化。观测中看到的变化主要来自大气消光的变化。因此 ,需要一个时间项来模拟地球大气变化的影响。在以前的工作中。我们使用一个加在仪器零点上的时间项 f(ut) 来进行改正。这个时间项与滤光片波长和大气质量无关。 它可以被视作所有变化因素的平均变化。如 Yan(1999) 论文所述 ,f(ut) 可以很大程度上减小各种变化造成的影响 ,使许多测光夜的定

7、标误差达到 BA TC 的测光要求。为了达到更好的效果 ,我们在目前的工作中， 考虑了颜色和望远镜指向的因素，并把时间改正项加在消光系数上，而不是加在仪器零点上。我们使用两种定消光变化的方式。一个是对每个滤光片的观测数据单独考察变化；另一个是对各种滤光片变化的平均得到消光的变化。取平均时, 考虑了各颜色消光系数对变化的影响。top六 . 对消光变化的拟合以前我们用一些首尾相连的直线来拟合变化,而现在我们用对数据点的平滑来得到消光的变化曲线。平滑时使用了正负2 小时内的所有观测点。根据时间间隔的大小给与不同的权重。 权重的大小按以下形式确定:1/(1.0+(T_fit-T_obs)2)这里 T_

8、fit 是所确定点的时刻, T_obs 是各观测点的时刻。top七 . 迭代 (Iteration)要对消光变化有准确的了解, 需要首先很好地确定消光系数和仪器零点。而为了很好地确定消光系数和仪器零点, 又需要知道消光的变化情况。因此, 我们采取反复迭代的方式, 来求消光系数 , 仪器零点和天气变化。幸运的是对于绝大多数的观测夜,经过 4 次以内的迭代就可收敛。为了安全起见, 我们不加判断地采取了10 次迭代。top八程序的运行我们发展了两个类似的程序: dingbiao_ds 和 dingbiao_qs 。它们分别用于分滤光片处理天气变化和求天气各滤光片的平均变化。这里 , 我们用dingb

9、iao_ds 来说明程序的使用方法。简单执行 dingbiao_ds , 而不加任何参数, 可以从窗口内看到如下一些简单的帮助信息:这些信息表明了此程序可以完成的4 种功能 ,以下分别予以介绍:1. 读图像并计算消光系数 , 仪器零点和天气变化dingbiao_ds image-directory figur-format如果只有两个参数。那幺一个是图像所在目录,另一个是图像格式, 程序将从读图像开始完成全部计算。图像位置可以给绝对路径名或相对路径名。常用的图像格式有以下三种:*xw:把图输出到X-图像窗口内;* gif: 把输出图以gif格式存储到图形文件中。本说明所用图像就是这样得到的;*

10、 ps :把输出图以postscript格式存储到文件中。此文件可用于打印和LaTex;如果选择的是xw, 需要用鼠标点击图像窗口来进行下一步计算并显示后边的图像我们把包括星等 , 大气质量等中间结果存在名为result.dat 和 stdxxxx.dat 的文件中。xxxx 是观测日期儒略日的后4位数字。文件中第一列是滤光片名称; 第二列是观测世界时时刻; 第三列是大气质量; 第四列是归算到 300 秒曝光仪器星等与BATC 星等的差值。2. 检验处理过程和结果为了方便检验, 在计算过程中,程序输出了各种图。我们也可以利用中间结果result.dat来重新检查。方法是用plot 代替图像文件

11、目录:dingbiao_ds plot figure-format在这种情况下, 只有图像格式名可以改变。计算过程中所显示的图共有五种:首先是第一次拟合消光曲线的情况(figures/pf11127.gif)其次是仪器零点上反映天气的变化f(ut) of Yan(1999) (figures/rC91127.gif)第三是消光项上反映的大气消光的变化(figures/rK91127.gif)最后是每次迭代后对消光曲线的拟合(figures/nf91127.gif)程序在显示图像的同时, 在命令窗口中显示每次迭代的结果。3,获得某时刻的消光和仪器零点从以前计算的中间结果stdxxxx.dat (

12、again, xxxxis Julian date) 中 , 我们可以得到当天观测期间内任何时刻各滤光片的大气消光和仪器零点值:dingbiao_ds filter-band Julian-date UT需要输入三个参数。它们分别是滤光片名称, 儒略日和世界时。还以JD1127 的观测为例, 我们执行以下命令:dingbiao_ds d 1127 16.35就可以得到d 滤光片 ,在 1127 那天 16.35 世界时的大气消光和仪器零点如下:4. 获得定标后星等当输入以下参数 : 滤光片名 , 儒略日 ,观测时刻 ,大气质量 ,曝光时间和仪器星等。我们就可以得到该星的大气外 BATC 星等。

13、dingbiao_ds Filter J.day U.T. AirMs Exposur M_inst再以 JD1127 为例。 当执行了如下命令后:dingbiao_ds d 1127 16.35 1.20 600 17.3我们就可得到所输入参数情况下的BATC 星等 :top九. 应用利用所编的新程序,我们检查了所有的BATC 数据光盘。检验确定所有可以用于BA TC 流量定标测光夜。我们分别用dingbiao_ds 和 dingbiao_qs 对这些天进行了计算。得到了这些天消光系数和仪器零点的情况。对于所有这些测光夜中得到的待定标天区图像，通过进一步的计算 , 我们给出了这些图像的星等零

14、点。也就是说 , 从这些图像上直接得到的仪器星等加上这个星等零点, 就是大气外的BATC 星等。这个工作可由另一个程序完成:apply image-list-file输入的参数为图像名表。这里, 我们还分别专门给出了TA03 天区的计算结果。top十 .用 TA03检验定标效果利用 TA03 天区的观测资料，我们对定标结果进行了检验（详见，数据处理PipelineIII部分）。工作内容包括以下几个步骤：1, 将 TA03 天区按颜色进行合并，得到15 个颜色的15 个合并图像。2, 用 BATC 的 pip2 和 PSF 拟合的方法，对 TA03 天区的源进行测光。我们由此得到它们的星等值：

15、M_pip23, 对测光夜内所观测的所有TA03 天区图像进行孔径测光。然后用孔径测光的星等和生长曲线，得到一些孤立的不饱和亮源的全流量仪器星等，M_ap 。4, 对每颗星，逐一比较它们从单图和合并图像上得到星等的星等差。求得两图之间星等差得平均值 M_pip2-ap 。5, 检验所有观测夜得M_pip2-ap-Mag_zero。 Mag_zero是定标得到得测光夜单图的星等零点。对于同颜色的所有测光夜M_pip2-ap-Mag_zero应该等于同一常数。事实上M_pip2-ap-Mag_zero就是合并图象的星等零点以下每个表反映一个滤光片的流量定标情况。Magnitude Calibrat

16、ion of TA03 field ona bandImage-nameM_zeErrGrowNstM_apCali_roortharErrorerrp1051186TA03a0-0.00.081500.0000.000981.23214The error (RMS) of calibration is0.000The Calibrated Aperture Photometry Catalog:TA03a.cat 15.0 magMagnitude Calibration of TA03 field onbbandImage-nameM_zeErrGrowNstM_apCali_roorth

17、arErrorerrp0550455TA03b0-0.00.129140.021-551.1990900.013p0510382TA03b1-0.00.138690.026-261.684050.015p0550462TA03b0-0.00.160100.025-711.2651060.016p0520400TA03b1-0.00.126120.0190.007231.709038p1051199TA03b0-0.00.019100.0470.038841.135081The error (RMS) of calibration is0.021The Calibrated Aperture P

18、hotometry Catalog:TA03b.catMagnitude Calibration of TA03 field onc bandImage-nameM_zeErrGrowNstM_aproortharErrorp1051199TA03c0-0.00.054220.015850.563080p1081214TA03c0-0.00.060200.017430.173079p1101239TA03c0-0.00.046110.010550.344078The error (RMS) of calibration is0.011The Calibrated Aperture Photom

19、etry Catalog:TA03c.catMagnitude Calibration of TA03 field ondbandImage-nameM_zeErrGrowNstM_aproortharErrorp0520400TA03d1-0.00.168240.018240.562045p0510382TA03d1-0.00.166230.016270.531074p0550462TA03d0-0.00.207240.022700.592081 15.0 magCali_err-0.0120.014-0.002 15.0 magCali_err0.0000.0040.012p1051199

20、TA03d0-0.00.054290.024-0.011860.008091p1101237TA03d0-0.00.051160.016-710.6410480.007The error (RMS) of calibration is0.008The Calibrated Aperture Photometry Catalog:TA03d.cat 15.0 magMagnitude Calibration of TA03 field one bandImage-nameM_zeErrGrowNstM_apCali_roortharErrorerrp0330072TA03e0-0.00.1323

21、30.023-950.1221510.001p1051186TA03e00.2060.00.072290.0220.00997081p0330092TA03e00.0800.00.126270.027-470860.005p1101239TA03e0-0.00.049130.017-540.8951170.006The error (RMS) of calibration is0.006The Calibrated Aperture Photometry Catalog:Magnitude Calibration of TA03 field onf bandImage-nameM_zeErrG

22、rowNstroortharp0520400TA03f1-0.00.09430250.247037p1081214TA03f0-0.00.06620461.168053p0740797TA03f0-0.00.04924880.411062p0510382TA03f1-0.00.09630250.209051p0550462TA03f0-0.00.11231720.551038p0700757TA03f0-0.00.12630890.444063p0330072TA03f00.0610.00.0783394130p0550455TA03f0-0.00.09130560.403067p110123

23、7TA03f0-0.00.05915500.963051The error (RMS) of calibration is0.007TA03e.cat 15.0 magM_apCali_Errorerr0.0140.0030.0210.0000.0240.0050.0170.0050.0180.0030.022-0.0010.028-0.0180.0190.0020.0210.004The Calibrated Aperture Photometry Catalog:TA03f.cat 15.0 magMagnitude Calibration of TA03 field ongbandIma

24、ge-nameM_zeErrGrowNstM_aproortharErrorp0700757TA03g0-0.00.060380.016900.586105p1081214TA03g0-0.00.067210.016441.370058p0550462TA03g0-0.00.085320.015731.067017p0510382TA03g1-0.00.070360.020240.405068p0570490TA03g0-0.00.066390.012590.604064p0520400TA03g1-0.00.060380.018260.996047p0550455TA03g0-0.00.05

25、1370.019570.570089p1101237TA03g0-0.00.052220.019721.156070The error (RMS) of calibration is0.008The Calibrated Aperture Photometry Catalog:TA03g.catMagnitude Calibration of TA03 field onhbandImage-nameM_zeErrGrowNstM_aproortharErrorp0320049TA03h0-0.00.058400.020920.591114p0550462TA03h0-0.00.069370.0

26、21741.073040p0570490TA03h0-0.00.095410.017650.419050p0520400TA03h1-0.00.050400.016270.807055p0550455TA03h0-0.00.064390.013580.379076p0700757TA03h0-0.00.067390.019910.391051p1101239TA03h0-0.00.056250.020531.106103The error (RMS) of calibration is0.010The Calibrated Aperture Photometry Catalog:TA03h.c

27、atMagnitude Calibration of TA03 field oni bandImage-nameM_zeErrGrowNstM_aproortharErrorp0700757TA03i00.3440.00.045400.020Cali_err-0.0020.009-0.001-0.006-0.006-0.0070.0110.011 15.0 magCali_err0.0110.014-0.0120.007-0.004-0.011-0.011 15.0 magCali_err-880470.006p1051186TA03i00.3120.00.083410.035-990770.

28、031p0550462TA03i0-0.00.042430.025-750.3450260.002p1051199TA03i00.1750.00.033460.0230.01746081p0570490TA03i00.3280.00.040440.027-580660.020p0510382TA03i10.5530.00.048380.0230.00023057p0330092TA03i01.1440.00.042360.021-450920.001p0520400TA03i1-0.00.039430.0220.006220.056024p0330072TA03i00.4360.00.0374

29、10.0230.01393051p0780850TA03i00.5050.00.041360.0330.02332125p1081214TA03i0-0.00.039190.0270.006421.831060The error (RMS) of calibration is0.015The Calibrated Aperture Photometry Catalog:TA03i.catMagnitude Calibration of TA03 field onj bandImage-nameM_zeErrGrowNstM_aproortharErrorp0330072TA03j1-0.00.

30、045450.020070.783055p1081214TA03j0-0.00.069260.022451.829085p0550462TA03j0-0.00.074320.027761.570058p0740797TA03j0-0.00.047330.031911.539050p0570490TA03j0-0.00.089450.024660.891060p1321512TA03j0-0.00.062440.019850.784038p0330092TA03j0-0.00.061440.039460.098056p0520400TA03j1-0.00.054450.023211.308076

31、p0550455TA03j0-0.00.053440.032540.847091p1101239TA03j0-0.00.049270.022521.741121 15.0 magCali_err0.007-0.0090.0170.007-0.004-0.001-0.0340.0060.023-0.015The error (RMS) of calibration is0.015The Calibrated Aperture Photometry Catalog:TA03j.catMagnitude Calibration of TA03 field onk bandM_zeErrGrowNstM_apImage-nameortharErrorro 15.0 magCali_err48811.0400.0420670.0200.00837361.1390.0440400.0180.00449-440.3570.0481060.0270.02229491.544060.027The error (RMS) of calibration is0.01570.0280.019The Calibrated Aperture Photometry Catalog