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AIPSによる処理(3) データの確認


解析に入る前に、扱うデータの全体像を把握しておきましょう。観測日, 観測周波数, 観測局, (u, v) coverage, 観測天体, 観測時間帯などをチェックします。

1. データのヘッダーを見る (IMH)

AIPSのファイルの内容は、ヘッダー部分, データ部分, Extension部分の3種類があります。ヘッダーには、データの諸元や書式についての情報が記されています。データ部分はビジビリティの値(あるいはイメージデータの場合なら輝度の値)が格納されています。Extensionはアンテナ情報や較正テーブルなどの付加される情報です。
ヘッダーを見るには imh というverbを用います。実際に、カタログ番号2番のファイルについてimhを実行してヘッダーを見てみましょう。
getn 2
AIPS 1: Got(1) disk= 1 user=3018 type=UV >BK084.MSORT.1
imh
AIPS 1: Image=MULTI (UV) >Filename=BK084 .MSORT . 1
AIPS 1: Telescope=VLBA Receiver=VLBA
AIPS 1: Observer=BK084 User #= 3018
AIPS 1: Observ. date=17-AUG-2001 Map date=11-SEP-2006
AIPS 1: # visibilities 31439 Sort order TB
AIPS 1: Rand axes: UU-L-SIN VV-L-SIN WW-L-SIN TIME1 >BASELINE
AIPS 1: SOURCE FREQSEL INTTIM GATEID CORR->ID WEIGHT
AIPS 1: SCALE
AIPS 1:
AIPS 1: Type Pixels Coord value at Pixel >Coord incr Rotat
AIPS 1: COMPLEX 1 1.0000000E+00 1.00 >1.0000000E+00 0.00
AIPS 1: STOKES 1 -2.0000000E+00 1.00 ->1.0000000E+00 0.00
AIPS 1: FREQ 64 1.5348000E+10 0.62 >1.2500000E+05 0.00
AIPS 1: IF 4 1.0000000E+00 1.00 >1.0000000E+00 0.00
AIPS 1: RA 1 00 00 00.000 1.00 >3600.000 0.00
AIPS 1: DEC 1 00 00 00.000 1.00 >3600.000 0.00
AIPS 1:----
AIPS 1: Coordinate equinox 2000.00
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >HI is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >FQ is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >AT is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >CT is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >OB is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >WX is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >AN is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >CL is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >CQ is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >FG is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >GC is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >IM is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >MC is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >PC is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >SU is 1
AIPS 1: Maximum version number of extension files of type >TY is 1
上記のヘッダー情報から、下記のようなことが分かります。
  • VLBAで2001年8月17日に観測したデータです (Telescope=VLBA, Observ. date=17-AUG-2001)。
  • ビジビリティの点数は31439点です (# visibilities 31439)。
  • 観測周波数は15.348 GHzで、IFは4つ, 各IFを64点で分光しています (FREQ 64 1.5348000E+10, IF 4 )。
  • このファイルには下記に示す16個の extension が付いています。
HI : History(ファイルの履歴) FQ : Frequency(周波数情報)
CT : CALC Table(相関器で位相追尾の計算をするCALCというプログラムへの入力パラメーター) OB : Orbit(軌道…Space VLBIで追加されました)
WX : Weather(気象情報) AN : Antenna(アンテナ情報)
CL : Calibration(較正テーブル) FG : Flag(フラッギングテーブル…ダメなデータにはフラグが付きます)
GC : Gain Curve(アンテナの利得) IM : Interferometry Model(相関器で為された位相追尾)
MC : Model Components (IMテーブルをつくるのに用いた計算モデル) PC : Phase Calibration (位相較正テーブル)
SU : Source (天体情報) TY : Tsys (システム雑音温度)
Extension tableについての詳細はNRAO AIPS Cookbookのページをごらんください

2. INDEXテーブルを作る

さらなる情報を見るためには、NX (Index) テーブルを加える必要があります。それには、indxr という task を実行します。
task 'indxr'INDXRというtaskの使用宣言
getn 2カタログ番号2番のファイルを選択
AIPS 1: Got(1) disk= 1 user=3018 type=UV >BK084.MSORT.1
cparm 0, 0, 0.1, 1 最初の引数はscanの間のギャップ許容分 (0だと10分), 2番目は最大スキャン分 (0だと60分), 3番目は較正テーブルの時間間隔(分単位), 4番目は遅延の再計算をするかどうか
inpパラメーターの一覧を表示して確認します。
(indxrのパラメーターの一覧はこちら)
goと打って実行すると、
INDXRはこのようなメッセージを出してすぐに完了します。imhで NX extension tableが追加されたことを確認しましょう。

4. スキャン情報を見る (LISTR)

観測時刻ごとにどの天体に望遠鏡を向けていたか、というのをスキャン (scan) 情報といいます。listr という task でスキャン情報を見ることができます
task 'listr'LISTRというtaskの使用宣言
getn 2カタログ番号2番のファイルを選択
AIPS 1: Got(1) disk= 1 user=3018 type=UV BK084.MSORT.1
optyp 'scan'スキャン情報を一覧するように指定
inpパラメーターの一覧を表示して確認します
(listrのパラメーターの一覧はこちら)
goと打って実行すると、listrはメイン画面に情報を表示します。
kaimon LISTR(31DEC06) 3018 11-SEP-2006 17:42:56 Page 1
File = BK084 .MSORT . 1 Vol = 1 Userid = 3018
Freq = 15.348000000 GHz Ncor = 1 No. vis = 31439
Scan summary listing
Scan Source Qual Calcode Sub Timerange FrqID START
1 DA193 : 0000 B 1 0/12:58:14 - 0/13:03:35 1 1
2 DA193 : 0000 B 1 0/14:17:30 - 0/14:22:51 1 8078
3 DA193 : 0000 B 1 0/15:30:52 - 0/15:36:09 1 15161
4 DA193 : 0000 B 1 0/16:38:09 - 0/16:43:28 1 23207
Source summary
Velocity type = 'GEOCENTR' Definition = 'OPTICAL '
ID Source Qual Calcode RA(2000.0) Dec(2000.0) No. vis
6 DA193 : 0000 B 05:55:30.8056 39:48:49.165 31439
ID Source Freq(GHz) Velocity(Km/s) Rest freq (GHz)
6 All Sources 15.3480 0.0000 2.2660
IF( 2) 15.3560 0.0000 2.2660
IF( 3) 15.3640 0.0000 2.2660
IF( 4) 15.3720 0.0000 2.2660
Frequency Table summary
FQID IF# Freq(GHz) BW(kHz) Ch.Sep(kHz) Sideband
1 1 15.34800000 8000.0005 125.0000 1
2 15.35600000 8000.0005 125.0000 1
3 15.36400000 8000.0005 125.0000 1
4 15.37200000 8000.0005 125.0000 1
AIPS 1: Resumes
上記の情報から、4つのスキャンがあること、天体は全てDA 193であることが分かります。スキャンの時刻は Timerange という行に記述されており、スラッシュの前の0が0日 (観測開始日からの相対日)で、スラッシュ以降は UT (世界時) で表示されます。AIPSでは時刻の指定をこのTimerangeフォーマットで指定します。
また、天体の位置や速度, 観測周波数の設定といった情報も示されていることが分かりますね。

4. アンテナ情報を見る (PRTAN)

使用したアンテナの一覧を、prtan という task で見ることができます。AIPSではアンテナの指定はアンテナ番号で与えますので、この一覧をメモしておくことをお奨めします。
task 'prtan'PRTANというtaskの使用宣言
getn 2カタログ番号2番のファイルを選択
AIPS 1: Got(1) disk= 1 user=3018 type=UV BK084.MSORT.1
goと打って実行すると、prtanはメイン画面に情報を表示します。
kaimon PRTAN(31DEC06) 3018 11-SEP-2006 17:44:22 Page 1
File=BK084 .MSORT . 1 An.ver= 1 Vol= 1 User= 3018
Array= VLBA Freq= 15348.000000 MHz Ref.date= 17-AUG-2001
Array reference position in meters (Earth centered)
Array BX= 0.00000 BY= 0.00000 BZ= 0.00000
Polar X = 0.19586 Polar Y = 0.17670 arcsec
Earth rotation rate = 360.9856449733 degrees / IAT day
GST at UT=0 = 325.4423303684 degrees
UT1-UTC= -0.0225580 Data time(UTC )-UTC= >0.0000000 seconds
Solutions not yet determined for a particular FREQID

Ant 1 = BR BX= -2112065.0245 BY= 3705356.5077 >BZ= 4726813.7400
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1319 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 2 = FD BX= -1324009.1731 BY= 5332181.9811 >BZ= 3231962.4404
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1353 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 3 = HN BX= 1446375.0598 BY= 4447939.6583 >BZ= 4322306.1211
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1313 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 4 = KP BX= -1995678.6758 BY= 5037317.7123 >BZ= 3357328.0835
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1368 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 5 = LA BX= -1449752.4107 BY= 4975298.5896 >BZ= 3709123.8879
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1367 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 6 = MK BX= -5464075.0208 BY= 2495248.8389 >BZ= 2148296.9785
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1370 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 7 = NL BX= -130872.3102 BY= 4762317.1195 >BZ= 4226851.0199
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1353 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 8 = OV BX= -2409150.1782 BY= 4478573.1991 >BZ= 3838617.3558
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1336 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 9 = PT BX= -1640953.7650 BY= 5014816.0373 >BZ= 3575411.8409
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1395 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L

Ant 10 = SC BX= 2607848.5696 BY= 5488069.6559 >BZ= 1932739.5746
Mount=ALAZ Axis offset= 2.1266 meters >IFA IFB
Feed polarization type = >R L
AIPS 1: Resumes
上記のとおり、アンテナ番号 (1, 2, 3, …) とアンテナ名 (BR, FD, HN, …) が10個のアンテナについて示されます。BX, BY, BZはアンテナの位置です。

5. (u, v) coverageを見る (UVPLT)

(u, v) とはビジビリティの空間周波数のことで、東西成分をu, 南北成分をvと表します。基線の長さを波長単位で表したものですので、単位は無次元です。どうしてこれを空間周波数と呼ぶか、知りたい人はこのページを参照してください。
干渉計観測ではさまざまな空間周波数におけるビジビリティを測定して、それを元に天体の電波像を合成します。取得できる空間周波数の範囲が広いほど分解能は高くなります。空間周波数の取りこぼしが少ないほど高画質が得られます。この、取得できる空間周波数の範囲のことを(u, v) coverageといいます。(u, v) coverageを見ておくことで、どれだけの分解能や画質が期待できるかが把握できます。
task 'uvplt'
getn 2  カタログ番号2番のファイルを選択
AIPS 1: Got(1) disk= 1 user=3018 type=UV BK084.MSORT.1
&u{bparm=6,7,2,0}  プロットの横軸をuに、縦軸をvにして、自動スケーリング
&u{echan=1}  分光チャネルの1番だけをプロットします。64点全てをプロットすると時間食いなので。
&u{dotv=1}  TV画面に表示します。
&u{inp}  パラメーターの一覧を表示して確認します。
(uvpltのパラメーターの一覧はこちら)
goと打って実行すると、TV画面に(u,v) coverageを表示します。

6. スペクトルを見る (POSSM)

ビジビリティは周波数の関数で、干渉計観測では分光チャネル毎にビジビリティが束ねられています。ビジビリティの振幅や位相を周波数に対してプロットしたものをクロスパワースペクトル (cross power spectum) といいます。クロスパワースペクトルは、possm という task を用いて表示することができます。
連続波天体を観測した場合には、クロスパワースペクトルは周波数に対して一定になるはずですが、観測装置の周波数特性が平坦でないために、較正前のクロスパワースペクトルは一定にはなりません。連続波天体のクロスパワースペクトルを見ることで、観測装置の周波数特性を見てとることができます。
task 'possm'  POSSMというtaskの使用宣言
getn 2  カタログ番号2番のファイルを選択
AIPS 1: Got(1) disk= 1 user=3018 type=UV >BK084.MSORT.1
timer 0 14 20 0 0 14 21 0  時間範囲を0day >14h20m00s - 0day 14h21m00s の1分間に指定します。Timerangeの指>定はこのような書式です。
echan=0  分光チャネルを全て表示するために、echanをゼロ
に設定します。
aparm 1, 1, 0.0, 0.01, -180, 180, 0  1番目はベクトル
平均, 2番目は固定スケール, 3-4番目は振幅レンジを0から0.01まで, 5->6番目は位相レンジを±180°に指定
CODETYPE 'a&p'  振幅と位相 (amplitude & phase) をプロ>ット
nplot 4  1ページあたり4個のプロットパネルを表示
bparm 0
inp  パラメーターの一覧を表示して確認します。
(possmのパラメーターの一覧はこちら)
goと打って実行すると、TV画面にクロスパワースペクトルを表示します。
POSSMによるクロスパワースペクトル:つんすると拡大
複数ページを表示するため、次のページに行くにはTV画面上にマウスポインターをもって行って 「A」キーをタイプします。表示を終わらせてPOSSMを完了するには「D」キーをタイプします。
表示されるスペクトルを見ると、振幅はほぼ一定ですけど帯域の端で低下していますね。これは観測装置のフィルターの特性でしょう。バンドパスの補正で、この特性を矯正できます。位相が周波数に対して一定の傾きを持っているのは、遅延の残差があるためです。フリンジフィットによってこの遅延残差を補正すれば、位相がほぼ平坦になります。位相を平坦にしないうちに周波数方向の積分を行うと、コヒーレンス損失によってビジビリティ振幅が系統的に低下し、正しい電波写真が得られません。フリンジフィットは正しいビジビリティを得るために必要な操作なのです。
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