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- 起動～タスクを使ってみる
- イメージングのチュートリアル (CASA Guides の日本語訳)
- ALMAデータ・アーカイヴ
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イメージング
イメージの解析
これまでのチュートリアルで、連続波のスペクトルと、輝線のデータキューブが得られました。
これらについて、イメージの解析をしていきたいと思います。
チュートリアルで作成したイメージを、ワーキングディレクトリからカレントディレクトリにコピーすることから始めましょう。
# In CASA
os.system("rm -rf sis14_twhya_cont.image")
os.system("cp -r ../working/sis14_twhya_cont.image .")
os.system("rm -rf twhya_n2hp.image")
os.system("cp -r ../working/twhya_n2hp.image .")
MS (UV データ) は listobs タスクを使って調べました。
イメージについては、ヘッダー情報は imhead タスクを用います。
# In CASA
imhead("sis14_twhya_cont.image")
imhead("twhya_n2hp.image")
CASA のロガーにイメージのヘッダー情報が出てきます。
imhead ##########################################
imhead ##### Begin Task: imhead #####
imhead imhead(imagename="sis14_twhya_cont.image",mode="summary",hdkey="",hdvalue="",verbose=False)
ImageMetaData
ImageMetaData Image name : sis14_twhya_cont.image
ImageMetaData Object name : TW Hya
ImageMetaData Image type : PagedImage
ImageMetaData Image quantity : Intensity
ImageMetaData Pixel mask(s) : mask0
ImageMetaData Region(s) : None
ImageMetaData Image units : Jy/beam
ImageMetaData Restoring Beam : 0.830341 arcsec, 0.683704 arcsec, -66.1199 deg
ImageMetaData
ImageMetaData Direction reference : J2000
ImageMetaData Spectral reference : LSRK
ImageMetaData Velocity type : RADIO
ImageMetaData Rest frequency : 3.72637e+11 Hz
ImageMetaData Pointing center : 11:01:51.796000 -34.42.17.366000
ImageMetaData Telescope : ALMA
ImageMetaData Observer : cqi
ImageMetaData Date observation : 2012/11/19/07:56:27
ImageMetaData Telescope position: [2.22514e+06m, -5.44031e+06m, -2.48103e+06m] (ITRF)
ImageMetaData
ImageMetaData Axis Coord Type Name Proj Shape Tile Coord value at pixel Coord incr Units
ImageMetaData ----------------------------------------------------------------------------------------------------
ImageMetaData 0 0 Direction Right Ascension SIN 250 250 11:01:51.796 125.00 -1.000000e-01 arcsec
ImageMetaData 1 0 Direction Declination SIN 250 250 -34.42.17.366 125.00 1.000000e-01 arcsec
ImageMetaData 2 1 Stokes Stokes 1 1 I
ImageMetaData 3 2 Spectral Frequency 1 1 3.72637e+11 0.00 2.34445114878e+08 Hz
ImageMetaData Velocity 0 0.00 -1.886149e+02 km/s
imhead ##### End Task: imhead #####
imhead ##########################################
imhead ##########################################
imhead ##### Begin Task: imhead #####
imhead imhead(imagename="twhya_n2hp.image",mode="summary",hdkey="",hdvalue="",verbose=False)
ImageMetaData
ImageMetaData Image name : twhya_n2hp.image
ImageMetaData Object name : TW Hya
ImageMetaData Image type : PagedImage
ImageMetaData Image quantity : Intensity
ImageMetaData Pixel mask(s) : mask0
ImageMetaData Region(s) : None
ImageMetaData Image units : Jy/beam
ImageMetaData Restoring Beam : 0.750766 arcsec, 0.598023 arcsec, -59.397 deg
ImageMetaData
ImageMetaData Direction reference : J2000
ImageMetaData Spectral reference : LSRK
ImageMetaData Velocity type : RADIO
ImageMetaData Rest frequency : 3.72672e+11 Hz
ImageMetaData Pointing center : 11:01:51.796000 -34.42.17.366000
ImageMetaData Telescope : ALMA
ImageMetaData Observer : cqi
ImageMetaData Date observation : 2012/11/19/07:56:27
ImageMetaData Telescope position: [2.22514e+06m, -5.44031e+06m, -2.48103e+06m] (ITRF)
ImageMetaData
ImageMetaData Axis Coord Type Name Proj Shape Tile Coord value at pixel Coord incr Units
ImageMetaData --------------------------------------------------------------------------------------------------
ImageMetaData 0 0 Direction Right Ascension SIN 250 125 11:01:51.796 125.00 -8.000000e-02 arcsec
ImageMetaData 1 0 Direction Declination SIN 250 50 -34.42.17.366 125.00 8.000000e-02 arcsec
ImageMetaData 2 1 Stokes Stokes 1 1 I
ImageMetaData 3 2 Spectral Frequency 15 5 3.726725e+11 0.00 -6.21550810e+05 Hz
ImageMetaData Velocity 0 0.00 5.000000e-01 km/s
imhead ##### End Task: imhead #####
imhead ##########################################
統計量
画像の基本的な統計量やフラックスを測定したいことがよくあります。
このような操作はビューワーで簡単にできます。
ボックスをドラッグして、その中を右ダブルクリックすると、その領域の統計情報が得られます。
imstat タスクを使っても統計を取ることができます。
# In CASA
my_stats = imstat("twhya_n2hp.image", chans="0~4")
imstat タスクは Python 辞書オブジェクトを返すので、以下のように中身を調べることができます。
# In CASA
print(my_stats)
print(my_stats['rms'])
輝線キューブの RMS が約 26 [mJy/beam] であることがわかります。
ターミナル画面に直接辞書オブジェクトを表示することもできます。
# In CASA
imstat("twhya_n2hp.image", chans="0~4")
このタスクは、基本的な天体の特性を測定するのに便利です。
例えば、ディスクを囲むボックスの統計量を計算すると、積分したフラックスが約 1.8 [Jy] であることがわかります。
# In CASA
imstat("sis14_twhya_cont.image", box="100,100,150,150")
my_stats = imstat("sis14_twhya_cont.image", box="100,100,150,150")
print(my_stats['flux'])
あるいは、ディスクの外にボックスを定義して、ノイズの統計を取ることもできます。
# In CASA
imstat("sis14_twhya_cont.image", box="25,150,225,200")
モーメント
輝線キューブの場合、さまざまな方法で「折りたたむ」ことで、放射を分析することができます。
immoments タスクはこれを可能にします。
幾つかの "モーメント" は次のように定義されます。
moments = -1 : スペクトル座標の平均値。
moments = 0 : スペクトル座標の積分値。
moments = 1 : 強度による重みが付けられたスペクトル座標。"速度場" を得るために使用されます。
moments = 2 : 強度による重みが付いられたスペクトル分散。"速度分散" を得るために使用されます。
画像モーメントのより詳細な説明は CASA のリファレンスマニュアルを参照してください。
図 1: N2H+ イメージのモーメント 0。
1 σ でクリップされたモーメント 0 の画像を作ってみます。
# In CASA
os.system("rm -rf sis14_twhya_n2hp.mom0")
immoments("twhya_n2hp.image",
outfile="sis14_twhya_n2hp.mom0",
includepix=[20e-3,100],
chans="4~12",
moments=0)
2 σ でクリップされたモーメント 1 の画像を作ってみます。
# In CASA
os.system("rm -rf sis14_twhya_n2hp.mom1")
immoments("twhya_n2hp.image",
outfile="sis14_twhya_n2hp.mom1",
includepix=[40e-3,100],
chans="4~12",
moments=1)
ここで、幾つかのことに気付きます。
まず最初に、輝線の放射は真ん中に穴があります。
ビューワーを使って、ダスト (連続光) ディスクを重ね合わせると、両者はだいたい一致しますが、
N2H+ はある半径より外側 (スノーライン、氷雪限界線) にしか存在しません。
ディスクの回転を見るために速度場も見てみましょう。
imview タスクにはコマンドラインスクリプト機能があります。
例えば、輝線のモーメント 0 を (コントアとして) 連続光のマップに重ねる方法を示します。
# In CASA
imview(raster={'file': 'sis14_twhya_cont.image',
'range': [-0.01,0.5]},
contour={'file': 'sis14_twhya_n2hp.mom0',
'levels': [0.5,0.6,0.7,0.8] })
図 2: TW Hydra の連続光放射の上に重ねた、N2H+ モーメント 0 のコントア。プロットは "スノーライン" を示しています。
ここでは、モーメントマップを作成する際に、プライマリービーム補正後のイメージとキューブは使用していません。
プライマリービーム補正前のイメージで作業することは、ノイズがフィールド全体で同じであるため (これは天体シグナルを探すためのクリーンなデータセットです)、
非常に便利ですが、サイエンスのためにフラックスや強度を計算する前に、この補正をすることを忘れないようにすることが非常に重要です。
FITS イメージへの出力
CASA は素晴らしいですが、最終的には他のプログラムで解析したり、他の天文学者と共有したり、アーカイブしたりするために、データを一般的な形式にエクスポートしたいと思うかもしれません。
CASA のフォーマットから FITS 画像にエクスポートするには、exportfits コマンドを使うと簡単です。
# In CASA
exportfits(imagename="sis14_twhya_cont.image",
fitsimage="twhya_cont.fits",
overwrite=True)
キューブの場合、周波数軸が速度として書き出されることを追加で指定したいので、以下のようにします。
# In CASA
exportfits(imagename="twhya_n2hp.image",
fitsimage="twhya_n2hp.fits",
velocity=True,
overwrite=True)
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CASA guides "First Look at Image Analysis CASA 6.4 へ (本家のサイト: 英語)
Last Update: 2023.09.30
# In CASA
os.system("rm -rf sis14_twhya_cont.image")
os.system("cp -r ../working/sis14_twhya_cont.image .")
os.system("rm -rf twhya_n2hp.image")
os.system("cp -r ../working/twhya_n2hp.image .")
# In CASA
imhead("sis14_twhya_cont.image")
imhead("twhya_n2hp.image")
imhead ##########################################
imhead ##### Begin Task: imhead #####
imhead imhead(imagename="sis14_twhya_cont.image",mode="summary",hdkey="",hdvalue="",verbose=False)
ImageMetaData
ImageMetaData Image name : sis14_twhya_cont.image
ImageMetaData Object name : TW Hya
ImageMetaData Image type : PagedImage
ImageMetaData Image quantity : Intensity
ImageMetaData Pixel mask(s) : mask0
ImageMetaData Region(s) : None
ImageMetaData Image units : Jy/beam
ImageMetaData Restoring Beam : 0.830341 arcsec, 0.683704 arcsec, -66.1199 deg
ImageMetaData
ImageMetaData Direction reference : J2000
ImageMetaData Spectral reference : LSRK
ImageMetaData Velocity type : RADIO
ImageMetaData Rest frequency : 3.72637e+11 Hz
ImageMetaData Pointing center : 11:01:51.796000 -34.42.17.366000
ImageMetaData Telescope : ALMA
ImageMetaData Observer : cqi
ImageMetaData Date observation : 2012/11/19/07:56:27
ImageMetaData Telescope position: [2.22514e+06m, -5.44031e+06m, -2.48103e+06m] (ITRF)
ImageMetaData
ImageMetaData Axis Coord Type Name Proj Shape Tile Coord value at pixel Coord incr Units
ImageMetaData ----------------------------------------------------------------------------------------------------
ImageMetaData 0 0 Direction Right Ascension SIN 250 250 11:01:51.796 125.00 -1.000000e-01 arcsec
ImageMetaData 1 0 Direction Declination SIN 250 250 -34.42.17.366 125.00 1.000000e-01 arcsec
ImageMetaData 2 1 Stokes Stokes 1 1 I
ImageMetaData 3 2 Spectral Frequency 1 1 3.72637e+11 0.00 2.34445114878e+08 Hz
ImageMetaData Velocity 0 0.00 -1.886149e+02 km/s
imhead ##### End Task: imhead #####
imhead ##########################################
imhead ##########################################
imhead ##### Begin Task: imhead #####
imhead imhead(imagename="twhya_n2hp.image",mode="summary",hdkey="",hdvalue="",verbose=False)
ImageMetaData
ImageMetaData Image name : twhya_n2hp.image
ImageMetaData Object name : TW Hya
ImageMetaData Image type : PagedImage
ImageMetaData Image quantity : Intensity
ImageMetaData Pixel mask(s) : mask0
ImageMetaData Region(s) : None
ImageMetaData Image units : Jy/beam
ImageMetaData Restoring Beam : 0.750766 arcsec, 0.598023 arcsec, -59.397 deg
ImageMetaData
ImageMetaData Direction reference : J2000
ImageMetaData Spectral reference : LSRK
ImageMetaData Velocity type : RADIO
ImageMetaData Rest frequency : 3.72672e+11 Hz
ImageMetaData Pointing center : 11:01:51.796000 -34.42.17.366000
ImageMetaData Telescope : ALMA
ImageMetaData Observer : cqi
ImageMetaData Date observation : 2012/11/19/07:56:27
ImageMetaData Telescope position: [2.22514e+06m, -5.44031e+06m, -2.48103e+06m] (ITRF)
ImageMetaData
ImageMetaData Axis Coord Type Name Proj Shape Tile Coord value at pixel Coord incr Units
ImageMetaData --------------------------------------------------------------------------------------------------
ImageMetaData 0 0 Direction Right Ascension SIN 250 125 11:01:51.796 125.00 -8.000000e-02 arcsec
ImageMetaData 1 0 Direction Declination SIN 250 50 -34.42.17.366 125.00 8.000000e-02 arcsec
ImageMetaData 2 1 Stokes Stokes 1 1 I
ImageMetaData 3 2 Spectral Frequency 15 5 3.726725e+11 0.00 -6.21550810e+05 Hz
ImageMetaData Velocity 0 0.00 5.000000e-01 km/s
imhead ##### End Task: imhead #####
imhead ##########################################
# In CASA
my_stats = imstat("twhya_n2hp.image", chans="0~4")
# In CASA
print(my_stats)
print(my_stats['rms'])
# In CASA
imstat("twhya_n2hp.image", chans="0~4")
# In CASA
imstat("sis14_twhya_cont.image", box="100,100,150,150")
my_stats = imstat("sis14_twhya_cont.image", box="100,100,150,150")
print(my_stats['flux'])
# In CASA
imstat("sis14_twhya_cont.image", box="25,150,225,200")
# In CASA
os.system("rm -rf sis14_twhya_n2hp.mom0")
immoments("twhya_n2hp.image",
outfile="sis14_twhya_n2hp.mom0",
includepix=[20e-3,100],
chans="4~12",
moments=0)
# In CASA
os.system("rm -rf sis14_twhya_n2hp.mom1")
immoments("twhya_n2hp.image",
outfile="sis14_twhya_n2hp.mom1",
includepix=[40e-3,100],
chans="4~12",
moments=1)
# In CASA
imview(raster={'file': 'sis14_twhya_cont.image',
'range': [-0.01,0.5]},
contour={'file': 'sis14_twhya_n2hp.mom0',
'levels': [0.5,0.6,0.7,0.8] })
# In CASA
exportfits(imagename="sis14_twhya_cont.image",
fitsimage="twhya_cont.fits",
overwrite=True)
# In CASA
exportfits(imagename="twhya_n2hp.image",
fitsimage="twhya_n2hp.fits",
velocity=True,
overwrite=True)