การทำ Aperture Photometry ด้วย Iris

From LESAWiki
Jump to: navigation, search

ซอฟท์แวร์ Iris (รายละเอียดที่ ซอฟท์แวร์ฟรีสำหรับวิเคราะห์ข้อมูลดาราศาสตร์) เป็นซอฟท์แวร์สำหรับทำ Image Processing ที่สามารถ download ได้ฟรีและสามารถใช้เปิดไฟล์ FITS ได้สะดวก และจุดที่สำคัญที่สุดที่เราจะได้ใช้ประโยชน์ในงานวิจัยนี้คือ Iris สามารถนำมาทำโฟโตเมตรีของดาวแปรแสงได้ง่ายและตรงไปตรงมามาก โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้

ในหน้าต่างซอฟท์แวร์ Iris ที่เมนู Analysis กด Aperture Photometry คำว่า aperture ในที่นี้หมายถึงการใช้วง (เรียกว่า aperture หรือ “รูวัดแสง”) ไปวางบนดาวที่เราต้องการวัดแสง โดยซอฟท์แวร์จะนับค่าความสว่างของแต่ละ pixel ของรูป ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของ flux ที่อยู่ภายในทั้ง aperture


การวัดนี้จะคล้ายกับการใช้ SAOImage ds9 (รายละเอียดที่ ซอฟท์แวร์ฟรีสำหรับวิเคราะห์ข้อมูลดาราศาสตร์) เลื่อนเมาส์ไปยังดาวแล้วดูค่า Value ที่จะเพิ่มหรือลดตามความสว่างของ pixel ที่มี แต่การใช้ ds9 ดู value ของแต่ละ pixel จะดูได้เพียงทีละ pixel เท่านั้น ไม่สามารถดูค่าความสว่างรวมของดาวทั้งดวงได้ ทำให้อาจจะมีความคลาดเคลื่อนอยู่บ้าง (เช่น เมื่อเราเลือก pixel คลาดเคลื่อนไป และไม่ได้วัด value จาก pixel ที่สว่างที่สุดของดาวจริงๆ ฯลฯ) ดังนั้นวิธีการทำ aperture photometry จึงเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือกว่า อย่างไรก็ตาม aperture photometry ก็ไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุด เพราะบางครั้งเมื่อมีดาวซ้อนทับกันมากในบริเวณที่มีดาวหนาแน่นเช่นทาง ช้างเผือก หรือบริเวณที่จะมีวัตถุแปลกปลอมอื่นๆ เข้ามาใน aperture เราจะใช้วิธีทำ PSF photometry แทน วิธีนี้อยู่นอกเหนือขอบเขตของงานวิจัยของเราในขั้นนี้ไป แต่หากสนใจศึกษาต่อทางดาราศาสตร์ก็จะพบมาก PSF photometry นี้เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการทำโฟโตเมตรี เพราะจะสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของรูปดาว (Point Spread Function หรือ PSF) และวัดความสว่างจากแบบจำลองที่ได้อีกต่อหนึ่ง สำหรับกรณีของงานวิจัยของเรา การทำ aperture photometry ก็ถือว่ามีความเที่ยงตรงเพียงพอแล้ว

ขั้นตอนการทำโฟโตเมตรีด้วย Iris มีดังต่อไปนี้

1. เปิดภาพที่มีดาวที่ต้องการ ข้อควรทราบประการหนึ่งของการใช้ซอฟท์แวร์ Iris คือซอฟท์แวร์นี้ไม่สามารถใช้ระบบ WCS เหมือนกับ ds9 ดังนั้นจึงไม่สามารอ่านค่า RA, DEC จากภาพได้ แต่ก็ยังสามารถแสดงตำแหน่ง X, Y ในภาพได้ ดังนั้นหากต้องการอ้างอิงถึงดาวดวงเดียวกับที่เห็นใน ds9 ก็จะต้องจำค่า X, Y ของตำแหน่งดาวมาเทียบใน Iris


2. ซอฟท์แวร์ ds9 มีวิธีการแสดงภาพที่ค่อนข้างแตกต่างกับ ds9 โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบ scale ที่ไม่มีระบบ zscale แต่เราสามารถทำให้ภาพสว่างขึ้นเพื่อให้เห็นดาวที่มีความจางมากได้โดยการปรับ histogram ในหน้าต่าง Threshold ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงขึ้นมาเมื่อเปิดภาพ การปรับทำได้โดยเลื่อนแถบเลื่อนด้านบนให้ไปทางซ้าย โดยแถบเลื่อนด้านบนนี้เป็นตัวกำหนดระดับความสว่างที่จะให้ซอฟท์แวร์แปรผลภาพ เป็นสีขาว หรืออาจจะต้องเลื่อนแถบเลื่อนด้านล่างขึ้นมาเล็กน้อยด้วย โดยแถบเลื่อนด้านล่างนี้ก็จะเป็นแถบที่ระบุระดับความสว่างที่จะให้ซอฟท์แวร์ แปรผลเป็นสีดำ ในขั้นนี้ควรลองเปลี่ยนระดับความสว่างทั้งสองจนกว่าจะได้ระดับที่สามารถเห็น ดาวแปรแสงที่เราต้องการได้ชัดเจน โดยที่พื้นหลังไม่มืดหรือสว่างเกินไปนัก

การทำโฟโตเมตรีด้วยซอฟท์แวร์ Iris (ซ้าย) หน้าต่าง Aperture Photometry ซึ่งจะมีตัวเลือกที่สำคัญคือจำนวนวงโฟโตเมตรีที่ใช้ในการวัดความสว่างของดาวและพื้นหลัง (ขวา) ผลการทำโฟโตเมตรี ข้อมูลที่สำคัญที่สุดคือค่า Intensity ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของความเข้มแสง (flux) ที่วัดได้

3. กดเมนู Analysis และ Aperture Photometry โปรแกรมจะแสดงหน้าต่าง Aperture Photometry


4. ในหน้าต่าง Aperture Photometry มีค่าสามอย่างหลักๆ ที่เราจะต้องปรับ คือ จำนวนวง aperture ที่เราต้องการ (Circle Number) ให้เลือก 3 วง ต่อมากคือ ขนาดของ aperture แต่ละวงที่ต้องการ (Radius value of the aperture) และค่า magnitude constant ซึ่งมีค่าคงที่สำหรับอุปกรณ์แต่ละชุด กล้องดูดาวและ CCD แต่ละชุดจะมีค่าคงที่นี้ต่างกัน สำหรับงานวิจัยของเราจะยังไม่ใช้ค่านี้ วง Aperture Photometry นี้คือ Radius 1 จะเป็นวงในสุดจะเป็นวงที่ใช้วัดความสว่างของตัวดาว และวงที่ 2 และ 3 คือรัศมีด้านในและด้านนอกของวงที่ใข้วัดความสว่างพื้นหลังของภาพ ตามลำดับ ในเบื้องต้น Radius 1, 2, และ 3 จะตั้งเป็น 8, 12, และ 20 (หน่วยเป็น pixel) ตามลำดับ สำหรับการเลือกรัศมีที่เหมาะสม ควรให้วงในสุด (Radius 1) มีขนาดใหญ่กว่าภาพดาวเล็กน้อย และ Radius 2 และ 3 ควรเลือกให้กินพื้นที่พื้นหลังที่ไม่มีดาวพอสมควร ค่า 12 และ 20 เป็นค่าที่เหมาะสมในกรณีทั่วไป เมื่อเลือกเรียบร้อยแล้วกด OK เพื่อเริ่มทำโฟโตเมตรี

5. เลื่อนวงโฟโตเมตรีไปที่ศูนย์กลางดาว แล้วคลิกเมาส์เพื่อเลือกดาวที่ต้องการวัดความสว่าง Iris จะแสดงหน้าต่าง Output แสดงผล ในหน้าต่าง Output นี้ ค่าที่เราสนใจจริงๆ มีเพียงค่าเดียว คือ ค่า Intensity ซึ่งจะบอกความสว่าง (หรือ flux; ไม่ใช่แมกนิจูด) ของดาวที่วัดได้ สำหรับค่า Magnitude ที่ Iris แสดงนั้นไม่สามารถใช้ได้เนื่องจากเราไม่ได้ปรับเทียบค่า Magnitude Constant ในข้อ (4) ทั้งนี้เนื่องจากกล้องแต่ละชุดจะมีค่า Magnitude Constant ต่างกันดังที่กล่าวไปแล้ว จึงไม่สะดวกนักสำหรับงานของเราที่ใช้ข้อมูลจากกล้องหลายกล้อง


6. หากต้องการทราบค่าแมกนิจูดของดาวที่ทราบ Intensity แล้ว เราจะต้องทำโฟโตเมทรีตามข้อ (5) กับดาวอีกอย่างน้อยหนึ่งดวงที่ทราบค่าแมกนิจูด (เช่น จากโปรแกรมแผนที่ดาว -- ขั้นตอนนี้จะคล้ายกับขั้นตอนการใส่ Reference Magnitude ของดาวอ้างอิงในซอฟท์แวร์ MaxIm DL) โดยใช้ขนาดของวงโฟโตเมตรีเท่ากันกับที่ใช้วัดดาวดวงแรกในข้อ (5) เพื่อให้ทราบค่า Intensity ของดาวอ้างอิง จากนั้นจึงนำมาหาค่าแมกนิจูดปรากฏตามสมการ m1-m2 = -2.5log(F1/F2) โดยให้ F1 และ F2 เป็นค่า Intensity ของดาวอ้างอิง และดาวที่เราทำโฟโตเมทรีและต้องการทราบแมกนิจูดปรากฎ และให้ m1 เป็นแมกนิจูดของดาวอ้างอิง ก็จะสามารถแก้สมการหา m2 ที่เราต้องการได้ หลักการเลือกดาวอ้างอิงก็เป็นเช่นเดียวกับที่ได้กล่าวไปแล้วในบทการศึกษาดาว แปรแสง คือ ควรเลือกดาวอ้างอิงที่มีความสว่างใกล้เคียงกับดาวที่ต้องการทำโฟโตเมตรี อยู่ไม่ห่างจากดาวที่เราต้องการทำโฟโตเมตรีจนเกินไป และควรพยายามเลือกให้เป็นดาวโดดๆ กล่าวคือหลีกเลี่ยงดาวที่มีดาวดวงอื่นอยู่ในวงวัดความสว่างพื้นหลังเท่าที่ ทำได้

7. หากต้องการสร้างกราฟแสงของดาวแปรแสง ให้ทำข้อ (5-6) ในภาพที่มีทุกภาพ แล้วทำค่าแมกนิจูดมาสร้างกราฟเป็นฟังก์ชันของเวลา

ตัวอย่างกราฟแสงของดาวแปรแสง (กราฟสีน้ำเงิน) และดาวอ้างอิง (กราฟสีชมพู ฟ้า และเหลือง) ที่วัดด้วย Iris
Personal tools
Namespaces
Variants
Actions
Navigation
Toolbox