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4. とりあえずやってみよう (WALK THROUGH OF Suzaku ANALYSIS)

本章では、「すざく」衛星のデータを実際に解析する場合の walk through を示す。Processing version 2.2.x.x のデータを対象に、 HEAsoft v6.5 を用いた解析についての解説となっている。下記のホームページを参考にしてほしい。

Software (HEAsoft) ^4.1:
http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/software/lheasoft/
Calibration files:
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/caldb/
ABC guide:
http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/suzaku/analysis/abc/

4.1 解析の前に真っ先にすべきこと:情報収集 (Getting Information)

「すざく」衛星の観測記録は下記の WWW page から辿れる。観測天体リスト、衛星運用に関する記録、XISやHXDに関する記録、そしてHKに関する記録をチェックすることができる。
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/log
データを解析するうえでのキャリブレーションの制限は下記にあるのでよく把握すべし。
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/process/
検出器チームからのアナウンスを確認することも重要。
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/analysis/
現在の Calibration Status などの確認は下記が便利
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/process/caveats/
http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/suzaku/analysis/watchout.html
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/doc/

4.2 データの取得 (Getting Suzaku Data)

まずはじめに解析したい天体のデータの取得を行なう。すざく観測データは、

DARTS (ISAS), http://darts.isas.jaxa.jp/astro/suzaku
HEASARC (NASA), ftp://legacy.gsfc.nasa.gov

から取得できる。

まず、すざく衛星のデータ解析を行なうディレクトリに移動し、下記のように、wgetコマンドを使って一度にデータを取得することもできる。データを持って来る前に、解析を行なう場所のディスク容量が充分にあることを dfコマンド等で確認しておくこと。

unix% wget -rL -nH --cut-dirs=4 \
ftp://ftp.darts.isas.jaxa.jp/pub/suzaku/ver2.0/101005040/
(注意: 一行目の最後の \ は、その行が次の行に続くことを意味している.一行に入らなかったので、表記上改行したに過ぎない.実際には \ やリターンを打たずに、続けて次の行を打つこと.)

ダウンロードがすべて終ると、

auxil/     hxd/     xis/     log/

といったディレクトリができ、その下に、データが置かれているはず ^4.2

データは、PGP key で暗号化され保護されているので、

http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/process/decrypt/

にある decrypt_data.pl をダウンロードし、データを復号する必要がある。

unix% chmod +x decrypt_data.pl 
unix% ./decrypt_data.pl -d .
Enter the password: (パスワードを入力)

ここで password は、データを受け取った時のメールに記載されているパスワードを使用する。すると、aeXXXXXhxd_0.hk.gz.gpg などと gpg で暗合化されていたファイルが解読され、 aeXXXXXhxd_0.hk.gz となる (XXXXXX は観測ID で、10 ではじまるものは、公開データなので、暗号化されていない)。なお、decrypt_data.pl -p 'password' として、パスワードを直接入力するオプションが存在するが、コマンドラインでパスワードを書くと、そのソフトを実行中に ps コマンドでパスワードが読めてしまうので、使用してはいけない。

$% latex2html id marker 1168 \fbox{ \begin{minipage}{14cm} {\bf Comment:}\\ 次�... ...襦�楮戮蓮�{\tt http://plain.isas.jaxa.jp/ana\_servers/}を参照。 \end{minipage}}$

4.3 XISの解析 (XIS Analysis)

4.3.1 XIS解析の準備 (Preparing for the XIS analysis)

では xis/ ディレクトリの中身を確認しよう。以下には、

xis/event_uf/  ... スクリーニングされていないデータ
       ae001122330xiN_0_5x5n000z_uf.evt.gz (N=0,1,2,3 for XIS0,1,2,3)
xis/event_cl/  ... スクリーニングされたデータ
       ae001122330xiN_0_5x5n00a_cl.evt.gz (N=0,1,2,3 for XIS0,1,2,3)
xis/products/  ... イメージなど
       ae001122330xiN_0_pi.gif etc..
xis/hk/        ... hkファイルなど
       ae001122330xiN_0.hk.gz

のようなファイルがある。

4.3.2 cleaned eventからのQL (QL with cleaned event)

とりあえずデータをQLしたい時には、 SAA、地没データなどが既に除去されているcleaned eventがよい。 xis/event_cl/ の下にある。 event fileからライトカーブやイメージ、スペクトルを作るには、 xselect を実行しよう。 xselect の説明は第5章に書いてあるので、詳細はそちらを参照のこと。

以下に実際に xselect を実行したときの出力を載せる。括弧書き()は注釈を表わしている。

注: _cl.evt.gzの直前のアルファベットは、area discriなどの設定を表している。このアルファベットの違うデータ同士を足し合せて使用することは出来無い。

unix% xselect

                         **  XSELECT V2.3 **

> Enter session name >[xsel] xsel
 Setting plot device to /xw
xsel:SUZAKU > read events ae001122330xi0_5x5n000a_cl.evt.gz


> Enter the Event file dir >[./]
Got new mission: SUZAKU
> Reset the mission ? >[yes]

 Notes: XSELECT set up for      SUZAKU
 Time keyword is TIME       in units of s
 Default timing binsize =   16.000

Setting...
 Image  keywords   = X          Y           with binning =    8
 WMAP   keywords   = X          Y           with binning =    8
 Energy keyword   = PI                     with binning =    1

Getting Min and Max for Energy Column...
Got min and max for PI:     0   4095

Got the minimum time resolution of the read data:   8.0000
MJDREF =  5.1544000742870E+04 with TIMESYS = TT
 Number of files read in:  1

******************** Observation Catalogue ********************

Data Directory is: /YOUR_ANALYSIS_DIRECTRY/xis/
HK Directory is: /YOUR_ANALYSIS_DIRECTRY/xis/

        OBJECT      DATE-OBS    TIME-OBS    DATE-END    TIME-END    EDITMODE
      1 A0535+26    2005-09-14  13:49:10    2005-09-15  00:59:50    2x2

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > extract all
extractor v4.62     31 Jan 2006
 Getting FITS WCS Keywords
 Doing file: /YOUR_ANALYSIS_DIRECTRY/xis/ae001122330xi0_5x5n000a_cl.evt
100\% completed
          Total      Good    Bad: Region      Time     Phase     Grade     Cut
          72558     72558              0         0         0         0         0
===============================================================================
   Grand Total      Good   Bad:  Region      Time     Phase     Grade    Cut
         72558     72558              0         0         0         0         0
   in  7419.2     seconds
 Fits light curve has    72558 counts for  9.780     counts/sec
 Thresholding removed more than half the bins
 Try exposure=0.0 on the extract command in xselect
 or lcthresh=0.0 if running extractor stand-alone
 Spectrum         has    72558 counts for  9.780     counts/sec
 ... written the PHA data Extension
 Image            has    72558 counts for  9.780     counts/sec

(観測されたイメージをみるため、saoimage で ds9 の window を立ち上げてみよう。)

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > saoimage

(これでソースのイメージが見られる。
ds9 の詳細な説明は別章に記述があるので、ここでは省く。
ソースのイメージファイルを保存するには、以下のようにすればよい。)

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > save image
> Give output file name >[] xis0
Wrote image to file xis0.img

(ライトカーブを見て、保存する。)

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > plot curve

(qdp window が立ち上がり、qdp のプロンプトが表示される。
qdp を終了するときは q と打とう。)

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > save curve
> Give output file name >[xis0] xis0
Wrote FITS light curve to file xis0.lc

(最後にスペクトルを見て、保存しよう。)

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDAR  D > plot spectrum

(ライトカーブの時と同様に、qdp window が立ち上がり、
qdp のプロンプトが表示される。)

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > save spectrum
> Give output file name >[] xis0
Wrote spectrum to xis0.pha

(xselect を終了する時は、以下のように打つ。)

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > quit
> Save this session? >[no]

ここで作ったライトカーブ、スペクトルのファイルは XRONOS や XSPEC を用いて解析を行なえる。詳しくは第7、8章を参照してほしい。スペクトル解析のためのrmf作成、arf作成はそれぞれ 10.1、10.2にある。

XIS のバックグラウンドのうち、Non X-ray background (NXB) 成分については、地没のデータベースをもとにして、観測中の Cut off rigidity (COR) で重みをつけて作成する。詳細については、

http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/analysis/xis/nte

を参照のこと。

4.4 HXD の解析 (HXD Analysis)

4.4.1 データの取得 (Gathering datasets)

4.4.1.1 4.4.1-a データファイルのチェック (Checking data files)

HXD のデータを取得すると、下記のようなファイル群が得られる。

auxil/       <------------- 機器で共通なファイル
   ae101005040.hk.gz
   ae101005040.ehk.gz   (EHK ファイル)
   ae101005040.cat.gz   
   ae101005040.mkf.gz   (MKF ファイル; xselect で使用)
   ae101005040.att.gz   (姿勢ファイル)
   ae101005040.orb.gz   (軌道ファイル)
   ae101005040.tim.gz   (時刻ファイル)

hxd/hk/      <------------- HXD の HK ファイルと 一時的 gain history, GTI
   ae101005040hxd_0.hk.gz
   ae101005040hxd_0_pin_ghf.gz      (PIN gain history; 不使用)
   ae101005040hxd_0_gso_ghf.gz      (PIN gain history; 一時的なゲイン)
   ae101005040hxd_0_wam_ghf.gz      (WAM gain history; 一時的なゲイン)
   ae101005040hxd_0_wel_uf.gti.gz   (cleaned event 抽出用の時間帯 GTI)
   ae101005040hxd_0_tel_uf.gti.gz   (テレメトリ飽和のない時間帯)
                                    ※ cleaned event には両GTIを適用

hxd/event_uf/ <----------- Unscreened Event File
   ae101005040hxd_0_wel_uf.evt.gz   (WEL = PIN + GSO + Pseudo + noise)
   ae101005040hxd_0_wam_uf.evt.gz   (WAM イベントファイル)
   ae101005040hxd_0_bst01_uf.evt.gz (WAM, BST data)
   ae101005040hxd_0_bstidt.fits.gz  (WAM 時刻づけ用ファイル)
        イベントのファイル名にある _0_ の部分は、ファイルサイズが 2 Gbyte よりも
        大きくなれば _1_, _2_, _3_, …… というファイル群に分割される。ここに示し
        た _0_ は "統合されたファイル"を意味し、2 G byteより小さい場合に１ファイ
        ルにまとめられる。

hxd/event_cl/ <---------- Screened Event File
   ae101005040hxd_0_gsono_cl.evt.gz (GSO cleaned events;たいてい再プロセス必要)
   ae101005040hxd_0_pinno_cl.evt.gz (PIN cleaned events)
   ae101005040hxd_0_pse_cl.evt.gz   (Pseudo events; dead time補正)

hxd/products/ <---------- Pipe-line process の生成物
   ae101005040hxd_0_gsono_sr.lc ae101005040hxd_0_gsono_sr.pi
   ae101005040hxd_0_pinno_sr.lc ae101005040hxd_0_pinno_sr.pi
   ae101005040hxd_0_wam.lc      ae101005040hxd_0_bst01_sr.lc
   ae101005040hxd_0_wel_lc.gif  ae101005040hxd_0_wel_pi.gif

4.4.1.2 4.4.1-b CALDB files の取得 (Getting CALDB files)

正確に解析したい場合は、HXDのデータは次節(§4.4.2)のように再プロセスする必要があるので、CALDB ファイルも必要となる。CALDB ファイルは、

http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/caldb/

もしくは、

http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/heasarc/caldb/suzaku/

から取得できる。HXD に関しては下記。

ae_hxd_gsoght_20081001.fits <---- GSOのゲイン変化を表すモデルのパラメータテーブル
ae_hxd_gsoghf_20070704.fits <---- GSOバックグラウンドラインのフィット結果 (不要)
ae_hxd_pinghf_20051125.fits                         (PIN):ダミー
ae_hxd_gsolin_20051209.fits <---- PI 決定に使用する線形性情報 (GSO)
ae_hxd_pinlin_20060724.fits                                (PIN)   
ae_hxd_gsopsd_20071010.fits <---- イベント種別(GRADE)決定用情報(GSO) 
ae_hxd_pinthr_20080717.fits                               (PIN)
ae_hxd_gsoart_20051126.fits <---- arf builder 用データベース (GSO)
ae_hxd_pinart_20070611.fits                                 (PIN)
ae_hxd_teldef_20060810.fits <---- arf builder 用 Teldef file
ae_hxd_wampht_20061027.fits <---- HXD-WAM 用 CALB (ここでは不使用)
ae_hxd_bstidt_20070512.fits <---- HXD-WAMバーストデータのIDテーブル(不使用)

ここで、GSOのゲイン履歴ファイル(ae_hxd_gsoght_XXXXXXXX.fits)は ^4.3、約1ヶ月に一度のペースで更新されるので(毎月初旬)、自分の観測日時が含まれるか否か、常によくCALDB領域を監視し取得しておく^4.4。

$\fbox{\small \begin{minipage}{13.5cm} HEADAS の Suzaku ftools が CALDB に自動ア�... ... \\ $\longrightarrow$\ hxdpi hxd\_gsoght\_fname=CALDB $\cdots$ \end{minipage}}$

4.4.1.3 4.4.1-c. Non X-ray background の取得 (Getting NXB files)

HXD のエネルギー帯域では、多くの場合、観測された信号中におけるバックグラウンドの寄与が無視できない。HXD では、観測ごとに ON/OFF 観測を行なって OFF 観測をバックグラウンドとして差し引くという方法は採用していない。そのかわりに、バックグラウンドの大部分を占める検出器由来のバックグラウンド、すなわち Non X-ray background (NXB) を観測ごとにモデル化し、公開している。このほかに、天球面上にほぼ一様に存在している Cosmic X-ray Background (CXB) や、我々の銀河からの寄与を加えたものが、最終的なバックグラウンドとなる。

NXB は軌道(COR/SAA通過)や実際に浴びたプロトン数(PINでカウント)、およびセンサー内部の重元素(Gd,Bi..)の放射化によって時間変化する。これらの情報をもとに、NXBは 2008年4月現在、2 通りの方法でモデル化されており、 HXD 検出器チームから下記の URL を介し ^4.5、観測毎に配布されている ^4.6。
$\cdot$ http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/analysis/hxd/pinnxb, gsonxb
$\cdot$ http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/suzaku/analysis/pinbgd.html, gsobgd.html
(ftp://legacy.gsfc.nasa.gov/suzaku/data/background/)

科学論文に、いずれの NXB model を使用したかを記載したい場合は、自分の使用した NXB event FITS のヘッダーにある 'METHOD' (モデル化の手法名)と 'METHODV'(バージョン)とを書くとよい。

  METHOD  = 'PINUDLCUNIT '   / Method of the background modeling
  METHODV = '2.0pre20071002' / Version of the the background modeling method

$\fbox{\small \begin{minipage}{14cm} HXD のバックグラウンドとしては、前述のとおり... ...sa.gov/docs/suzaku/analysis/pin\_cxb.html}\\ に記載されている。 \end{minipage}}$

4.4.1.4 4.4.1-d. PIN レスポンスについて (Choosing PIN response)

PIN のレスポンスは、基本的には時間とともに変化しない。しかし打ち上げ後、一部の PIN の印加電圧を変更したり、Lower threshold レベルを変えている。これらの変更に応じて、下のように4つの時期ごとのレスポンスがCALDB中に用意されている。データ解析の際には、観測時期に応じた ae_hxd_pinthr_xxx.fitsでプロセスしたデータを用いる必要があり、また、観測時期に応じてレスポンスを選択しなければならない。詳細は
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/analysis/hxd/pinnxb/
を参照のこと。なお、Version1.xの時は、印加電圧が 400 V の PIN に対応したレスポンスが用意されておらず、 500 V の PIN のみを使用した解析を推奨していたが、 version2.xでは、64個すべてのPIN を使ってデータ解析することができる。

Epoch   File(s)
2005.8.17 -- 2006.5.13  ae_hxd_pinXXXXXe1_20080129.rsp (XXXXX=xinom,hxnom,flat)
2006.5.13 -- 2006.10.2  ae_hxd_pinXXXXXe2_20080129.rsp (XXXXX=xinom,hxnom,flat)
2006.10.2 -- 2007.7.28  ae_hxd_pinXXXXXe3_20080129.rsp (XXXXX=xinom,hxnom,flat)
2007.7.28 -- 2008.9.1   ae_hxd_pinXXXXXe4_20080129.rsp (XXXXX=xinom,hxnom,flat)
2007.9.1  -- **         ae_hxd_pinXXXXXe5_20080716.rsp (XXXXX=xinom,hxnom,flat)

4.4.2 HXDデータの再プロセス (GSOを解析したい場合 or PINの一部のデータ)

パイプラインプロセスでは、GSOのPIを決めるのに使用するゲインは一時的なものにせざるを得ないので、科学的解析には使用できない。すなわち、GSO の解析を行なう場合はこのセクションは必須である。また、V2.0 のプロセスの PINのデータは、PI_PIN のキャリブレーションが一部間違っているので、再プロセスが必要である。プロセスのバージョンは、event FITS のヘッダにある 'PROCVER'で知る事ができる。まとめると下記。no need となっている場合は、次の §4.4.3にスキップしても構わない。

	ver 2.0.x.	ver 2.1.x.x	ver 2.2.x.x	それ以降
PIN	Reprocess	no need	no need	no need
GSO	Reprocess	Reprocess	Reprocess	Reprocess

「GSO のゲインが変わるだけ」といっても、PI が変化すると、 GRADEを用いたイベントセレクションの判定結果(clean or dirty)も変化する。そこで、パイプラインで生成された cleaned event は一旦わすれ、

unscreened event に戻って再プロセスし、
それを screening する

という手順が必要である。

4.4.2.1 4.4.2-a reprocess an HXD unscreened event

例として、ae101005040hxd_0_wel_uf.evt という名の unscreened event file をプロセスし、
ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt を作成する方法を示す。 HEADAS の HXD ftools を使用する前に、 $\S$ 4.4.1-b に記した CALDB 環境の設定を行っておく必要がある。

まず、作業ディレクトリを作成し、必要なファイルをリンクする。
unix% mkdir event_cl2/; cd event_cl2/
unix% ln -s ../event_uf/ae101005040hxd_?_wel_uf.evt.gz .
             ? が 1,2,3... に分割されていれば、それぞれに対して再プロセスする。
unix% ln -s ../hk/ae101005040hxd_0.hk.gz .
unix% ln -s ../../auxil/ae101005040.ehk.gz .
unix% ln -s ../../auxil/ae101005040.tim.gz .

次に、HEADAS が動作する環境で、下記の3つを実行。
まずは時刻づけ(実は不用だが念のため)。
unix% hxdtime input_name=ae101005040hxd_0_wel_uf.evt.gz \
    create_name=ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt \
    tim_filename=ae101005040.tim.gz \
    hklist_name=ae101005040hxd_0.hk.gz \
    leapfile=CALDB \
    read_iomode=create time_change=y grade_change=n pi_pmt_change=n \
    pi_pin_change=n gtimode=y gti_time=S_TIME time_convert_mode=4 \
    use_pwh_mode=n num_event=-1 event_freq=10000 anl_verbose=-1 anl_profile=yes

次に PI づけ。
unix% hxdpi input_name=ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt \
    hklist_name="@hk_file.list" \
    hxd_gsoght_fname=CALDB hxd_gsolin_fname=CALDB \
    hxd_pinghf_fname=CALDB hxd_pinlin_fname=CALDB \
    create_name=hxdpi.out read_iomode=overwrite \
    time_change=n grade_change=n pi_pmt_change=y pi_pin_change=y \
    gtimode=n gti_time=S_TIME rand_seed=7 rand_skip=0 use_pwh_mode=n \
    num_event=-1 event_freq=10000 anl_verbose=-1 anl_profile=yes
             <----- ここで、hxd_gsoght_fnameでアクセスされる GSO のゲイン履歴ファイルに、
                    自分の観測データの時期が含まれていない場合は、hxdpi は何もせず終了する。
                    CALDB が更新するのを待ってから、再挑戦する。

最後にイベント選別用のカラム GRADE/ DET_TYPE をうめる。
unix% hxdgrade input_name=ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt \
    hxdgrade_psdsel_fname=CALDB \
    hxdgrade_pinthres_fname=CALDB \
    leapfile=CALDB \
    hxdgrade_psdsel_criteria=2.1 \
    read_iomode=overwrite create_name=hxdgrade.out \
    time_change=n grade_change=y pi_pmt_change=n pi_pin_change=n \
    gtimode=n gti_time=S_TIME use_pwh_mode=n num_event=-1 \
    event_freq=10000 anl_verbose=-1 anl_profile=yes

これで、ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt が得られた。

4.4.2.2 4.4.2-b select cleaned events

次に ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt をスクリーニングする。 HXD の標準的な条件は、下記の条件 ^4.7を満たす時間帯 (Good Time Interval; GTI) にあるイベントのうち、'DET_TYPE' コラムを用いて pureな PIN や GSO event を選び出す、というものである。(DET_TYPE = 0 が GSO, 1 が PIN, 2 が Pseudo。)

   "AOCU_HK_CNT3_NML_P==1",
   "ANG_DIST < 1.5",
   "HXD_DTRATE < 3", (GSO only)
   "SAA_HXD == 0",
   "T_SAA_HXD > 500",
   "TN_SAA_HXD > 180",
   "ELV > 5",
   "COR >6",
   "HXD_HV_Wn_CAL>700" (n=0,1,2,3)
   "HXD_HV_Tn_CAL>700" (n=0,1,2,3)
   "テレメトリが飽和していない"

まずは、上記の条件の時間変化を記録したファイル群を、自分の作業ディレクトリに置く。
unix% cp ../../auxil/ae101005040.mkf.gz .
unix% gunzip ae101005040.mkf.gz      (gz を解凍した形で、作業ディレクトリにある必要がある)
unix% ln -s ../hk/ae101005040hxd_0_tel_uf.gti.gz .

選択条件は、GSFC の下記のディレクトリに置いてあるので、これを利用。
unix% wget http://suzaku.gsfc.nasa.gov/docs/suzaku/analysis/pin_mkf.sel
unix% wget http://suzaku.gsfc.nasa.gov/docs/suzaku/analysis/gso_mkf.sel

次に xselect でイベントを抽出。PIN の場合を下記に記す。
unix% xselect
> Enter session name >[xsel] xsel
xsel > read event
xsel > .
xsel > ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt <---- まずはイベント読み込み

xsel > select mkf @pin_mkf.sel      <---- GSO なら gso_mkf.sel を使用
xsel > .                                  ae101005040.mkf を読んでくれる。

xsel > filter time file ae101005040hxd_0_tel_uf.gti.gz
                                    <---- テレメトリ飽和のない時間帯を選別
xsel > filter column                <---- event FITS 内のカラムで選別
xsel > "DET_TYPE=1:1"               <---- GSO なら "DET_TYPE=0:0"

xsel > show filter                  <----- フィルター条件を確認
xsel > extract event                <======= 抽出
xsel > save event                   <======= 保存
xsel > ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt
xsel > yes
xsel > exit

これで、cleaned event が完成。ただし、PIN か GSO かを示す 'DETNAM' という
キーワードが WEL のままになっているので、抽出したイベント種別に応じ、
下記のようにヘッダ調整。(※ GSO なら value="WELL_GSO" を使用のこと)
unix% fparkey fitsfile="ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt+0" \
      value="WELL_PIN" keyword="DETNAM" comm="detector name" add=no 
unix% fparkey fitsfile="ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt+1" \
      value="WELL_PIN" keyword="DETNAM" comm="detector name" add=no

また、hxdtime がたまに TIMEDEL の計算を誤り、"-999" という値が入る事がある。TIMEDEL = -999 だと、時系列解析ツール (Xronos; see $\S$ 7) がうまく動作しない^4.8。そこで、

unix% fparkey fitsfile="ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt+0" \
      value="6.1E-05" keyword="TIMEDEL" \
      comm="finest time resolution (time between frames)" add=no
unix% fparkey fitsfile="ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt+1" \
      value="6.1E-05" keyword="TIMEDEL" \
      comm="finest time resolution (time between frames)" add=no

のようにヘッダを調整する。以上で、event_cl2/ ディレクトリに、ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt と
ae101005040hxd_0_gsono_cl2.evt というcleaned event が完成。

4.4.3 GTIのマージ (Merge GTI)

バックグラウンドは、長期間にわたる夜地球のデータベースから作成した Non X-ray Background (NXB) イベントファイルであり、通常の観測データと同様にxselect 等でスペクトルを抽出することができる。ただし、HXD のバックグラウンドは、時間的に変動するため、観測データと NXB データとで、スペクトルを作成する時間帯(GTI)を完全に一致させる必要がある。各々のGTIは、 3番目の Extension (see $\S$ 3.1)に書かれており、mgtime というツールを用いて、

unix% mgtime \
  ingtis="ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt+2,ae101005040hxd_0_pinnxb.evt.gz+2" \
  outgti="ae101005040hxd_wel_pin.gti" merge="AND"

といった感じに、両者をマージしたGTIを作成しないといけない。

4.4.4 スペクトルの抽出 (Extract spectral fits)

スペクトルの抽出は、XIS と同じである。ただし、スペクトルで使用する波高値 PI の名前が、 PI_PIN (PIN), PI_SLOW (GSO) と異なるので注意が必要である。

$% latex2html id marker 1276 \fbox{ \begin{minipage}{14cm} PIN HV=400V のユニッ�... ...15''というやりかたもある。''''が無いと正しく動作しないので注意。 \end{minipage}}$

unix% xselect
 
                         **  XSELECT V2.3   **
 
> Enter session name >[xsel] psr1509src
(イベントを読みこむ; 前のセクションで作成した cleaned event)
(session name は何でもよい。ここでは 一例として psr1509src とする)

psr1509src:SUZAKU > read event 
> Enter the Event file dir >[.] .
> Enter Event file list >[] ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt
 
 Notes: XSELECT set up for      SUZAKU
 Time keyword is TIME       in units of s
 Default timing binsize =   16.000
 
Setting...
 Image  keywords   = UNITID     UNITID      with binning =    1
 WMAP   keywords   = UNITID     PIN_ID      with binning =    1
 Energy keyword   = PI_SLOW                with binning =    1
 
Getting Min and Max for Energy Column...
Got min and max for PI_SLOW:     0    511

could not get minimum time resolution of the data read
MJDREF =  5.1544000742870E+04 with TIMESYS = TT
 Number of files read in:  1
 
******************** Observation Catalogue ********************
Data Directory is: /home/terada/suzaku/ana/psr1509/060405_rev07/aaa/
HK Directory is: /home/terada/suzaku/ana/psr1509/060405_rev07/aaa/
        OBJECT      DATE-OBS    TIME-OBS    DATE-END    TIME-END
      1 PSR1509-58  2005-08-23  08:26:15    2005-08-24  20:37:57
 

(次に 4.4.3章で作成した GTI でフィルター)
psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > filter time file
> Enter list of GTI files >[] ae101005040hxd_wel_pin.gti

(フィルタがかかったかをチェック)
psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > show filter
 *** SELECTIONS ***
     NONE
 *** FILTERS ***
 Fits timing files have been read from:
    ae101005040hxd_wel_pin.gti

(ライトカーブをチェック)
psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > extract curve
extractor v4.61     28 Nov 2005
 No image X-axis TCRPX, set to 0
 No image Y-axis TCRPX, set to 0
 No image X-axis TCRVL, set to 0
 No image Y-axis TCRVL, set to 0
 No image X-axis TCDLT, set to 1
 No image Y-axis TCDLT, set to 1
 Doing file: /home/terada/suzaku/ana/psr1509/060405_rev07/aaa/evt/ae20050823_0826_2038_hxd_wel_pin_cl.evt
100% completed
          Total      Good    Bad: Region      Time     Phase     Grade     Cut
          50788     50788              0         0         0         0         0
===============================================================================
   Grand Total      Good   Bad:  Region      Time     Phase     Grade    Cut
         50788     50788              0         0         0         0         0
   in  44581.     seconds
 Fits light curve has    50788 counts for  1.139     counts/sec
 Thresholding removed significant counts
 Try exposure=0.0 on the extract command in xselect
 or lcthresh=0.0 if running extractor stand-alone
 Thresholding removed more than half the bins
 Try exposure=0.0 on the extract command in xselect
 or lcthresh=0.0 if running extractor stand-alone
psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > save cur
> Give output file name >[psr1509_pin_evtb] psr1509_pin_evtb
> File already exists, overwrite it? >[yes] 
Wrote FITS light curve to file psr1509_pin_evtb.lc


(最後に、スペクトルを作成し保存する)
psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > set PHANAME PI_PIN
Getting Min and Max for Energy Column...
Got min and max for PI_PIN:     0    255
                                 (GSO の場合は set PHANAME PI_SLOWです)
                    
             (HEADAS 6.1では不用)

psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > extract spec
extractor v4.61     28 Nov 2005
 No image X-axis TCRPX, set to 0
 No image Y-axis TCRPX, set to 0
 No image X-axis TCRVL, set to 0
 No image Y-axis TCRVL, set to 0
 No image X-axis TCDLT, set to 1
 No image Y-axis TCDLT, set to 1
 No wmap X-axis TCRPX, set to 0
 No wmap Y-axis TCRPX, set to 0
 No wmap X-axis TCRVL, set to 0
 No wmap Y-axis TCRVL, set to 0
 No wmap X-axis TCDLT, set to 1
 No wmap Y-axis TCDLT, set to 1
 Doing file: /home/terada/suzaku/ana/psr1509/060405_rev07/aaa/evt/ae101005040hxd_0_pinno_cl2.evt
100% completed
          Total      Good    Bad: Region      Time     Phase     Grade     Cut
          50788     50788              0         0         0         0         0
===============================================================================
   Grand Total      Good   Bad:  Region      Time     Phase     Grade    Cut
         50788     50788              0         0         0         0         0
   in  44581.     seconds
 Spectrum         has    50788 counts for  1.139     counts/sec
 ... written the PHA data Extension
psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > save spec
> Give output file name >[psr1509_pin_evtb] 
> File already exists, overwrite it? >[yes] 
Wrote spectrum to psr1509_pin_evtb.pha
psr1509src:SUZAKU-HXD-WELL > exit
> Save this session? >[no]

同じ事を、GSO event, PIN background, GSO background について、合計 4 種、行なう。以後、PI file は、それぞれ、

psr1509_gso_evtb.pha  
psr1509_pin_evtb.pha
psr1509_gso_bgdb.pha  
psr1509_pin_bgdb.pha

で保存したとする。

4.4.5 デッドタイム補正 (Dead time correction)

検出器には、不感時間(dead time)が存在するため、正確なX線フラックスを見積もるためには、これを補正する必要がある。HXD では、センサーからの信号でトリガーされるイベントとは別に、デッドタイム補正用に、エレクトロニクスで、周期的に擬似イベント (pseudo event) を発生させている。この擬似イベントは、実際の信号による不感時間中にトリガーされた場合、テレメトリにでてこないので、発生させたであろうイベント数と、実際にテレメトリにでたイベント数との比を取る事で、その観測で不感時間が占める割り合いを算出している。Dead time 補正用のツールでは、この不感時間の割り合いに応じて ^4.9、 PI file のExposure を書き変えている。

以下の要領で、補正ツール hxddtcor を、観測 PI file 毎にかける。 PIN Background に関しては、たいていは dead time 補正されたデータベースであるので、dead time 補正は行なわないことが多い。dead time 補正が必要な NXB event か否かは、ダウンロードした WWW page をよくよく確認のこと。これを間違えると大変！

unix% cp psr1509_gso_evtb.pha psr1509_gso_evtb_dtcor.pha
unix% hxddtcor event_fname="ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt" \
           pi_fname="psr1509_gso_evtb_dtcor.pha" \
           save_pseudo=no chatter=2

unix% cp psr1509_pin_evtb.pha psr1509_pin_evtb_dtcor.pha
unix% hxddtcor event_fname="ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt" \
           pi_fname="psr1509_pin_evtb_dtcor.pha" \
           save_pseudo=no chatter=2

Version 2.0 以降は、Pseudo event だけを抽出したファイルを用意しているので、上記の、

event_fname="ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt"

の部分は、

event_fname="ae101005040hxd_0_pse_cl.evt.gz"

で代用してもOK である。

$\fbox{\small \begin{minipage}{14cm} HEADAS version 6.1.3 以降に含まれる hxddtcor... ...udo=no chatter=2\\ とすると複数の uf file を読みこんでくれる。 \end{minipage}}$

先の hxddtcor のパラメータ 'chatter' の値を 0 以外にしておくと、プロセスの状態を表示してくれるので、何% 程度、dead time 補正されたかがわかるであろう。バックグラウンドメインな観測の場合、典型的に 5% 程度である。

念には念を入れたい場合は、fkeyprint で EXPOSURE キーワードの値をダンプして確認する。

unix% fkeyprint infile="psr1509_gso_evtb.pha" keynam="EXPOSURE"
# FILE: psr1509_gso_evtb.pha
# KEYNAME: EXPOSURE
# EXTENSION:    0
EXPOSURE= 4.448161003002524E+04 / Exposure time
# EXTENSION:    1
EXPOSURE= 4.448161003002524E+04 / Exposure time
# EXTENSION:    2
EXPOSURE= 4.448161003002524E+04 / Exposure time
hxdfaq/hxd_dtcor_lc.html
unix% fkeyprint infile="psr1509_gso_evtb_dtcor.pha" keynam="EXPOSURE"
# FILE: psr1509_gso_evtb_dtcor.pha
# KEYNAME: EXPOSURE
# EXTENSION:    0
EXPOSURE=         42773.250000 / Exposure time
# EXTENSION:    1
EXPOSURE=         42773.250000 / Exposure time
# EXTENSION:    2
EXPOSURE=         42773.250000 / Exposure time

割り算すると、live time が 96.2 % と求まるので、大間違いはなかろう

$% latex2html id marker 1306 \fbox{\small \begin{minipage}{14cm} (注意)\\ HXDの... ...u/analysis/hxd/hxdfaq/hxd\_dtcor\_lc.html}\\ に記載されている。 \end{minipage}}$

4.4.6 PIN バックグラウンドの積分時間補正 (Scale down of PIN BGD flux)

PIN のバックグラウンドファイルに関しては、統計負けしないように、 10 倍の flux でイベントファイルを作成している。そのため、出来た BGD の PI file の Exposure を 10倍して、 BGD の flux を 0.1 倍にしないといけない。下記のように fparkey で書き変える。

unix% cp psr1509_pin_bgdb_dtcor.pha psr1509_pin_bgdb_expcor.pha
unix% fkeyprint infile="psr1509_pin_bgdb_expcor.pha" keynam="EXPOSURE"
# FILE: psr1509_pin_bgdb_expcor.pha
# KEYNAME: EXPOSURE
# EXTENSION:    0
EXPOSURE= 4.448161003002524E+04 / Exposure time
# EXTENSION:    1
EXPOSURE= 4.448161003002524E+04 / Exposure time
# EXTENSION:    2
EXPOSURE= 4.448161003002524E+04 / Exposure time
unix% fparkey 
Keyword value[] 4.448161003002524E+05
Name of FITS file and [ext#][] psr1509_pin_bgdb_expcor.pha+0
Keyword name[EXPOSURE] 
unix% fparkey 
Keyword value[] 4.448161003002524E+05
Name of FITS file and [ext#][] psr1509_pin_bgdb_expcor.pha+1
Keyword name[EXPOSURE] 
unix% fparkey 
Keyword value[] 4.448161003002524E+05
Name of FITS file and [ext#][] psr1509_pin_bgdb_expcor.pha+2
Keyword name[EXPOSURE]

4.4.7 いざスペクトル解析! (Let's enjoy spectral analyses!)

以上にて xspec に使える PI file が完成した。あとは、第8章などを見て楽しむべし。

GSO のスペクトルを描く場合は NXB model と同じビンまとめをしておく必要がある。やりかたは下記のとおり。

unix% grppha ae101005040hxd_gsono_cl2.pha ae101005040hxd_gsono_cl2bin.pha
GRPPHA[] group 0 24 25 25 26 2 27 28 2 29 31 3 32 35 4 36 38 3
GRPPHA[] group 39 42 4 43 46 4 47 51 5 52 56 5 57 62 6
GRPPHA[] group 63 68 6 69 75 7 76 83 8 84 91 8 92 100 9
GRPPHA[] group 101 110 10 111 121 11 122 134 13 135 147 13 148 162 15
GRPPHA[] group 163 178 16 179 196 18 197 216 20 217 238 22 239 262 24
GRPPHA[] group 263 288 26 289 317 29 318 349 32 350 384 35 385 422 38
GRPPHA[] group 423 465 43 466 511 46
GRPPHA[] exit

4.5 より詳細なデータスクリーニングをしたい時 (Further Analysis)

cleaned eventからではなく、もう少しscreeningを自分でやってデータを作成したい時も、XSELECTが活用できる。この様な時、XXX/event_uf/ (XXX=XIS, HXD) の下にあるevent fileから自分でscreeningを行なう。

4.5.1 (XIS) XISデータに最新CALDBをかけなおす

cleaned event は、
http://www.astro.isas.ac.jp/suzaku/process/v2changes/criteria_xis.html
に記載してある条件でスクリーニングされている。最新のキャリブレーションでプロセスしたい場合や、異なるスクリーニング条件でプロセスしたい場合などは、 unscreened event から始めなければならない。

最新のキャリブレーションを解析にとりこむためには、手持ちのXISデータに、最新のCALDBを参照して、xispi で PI や grade の値を付ける必要がある。以下のような手順で行なう。

CALDBをインストールした後、

example% xispi infile=ae101005070xi0_0_3x3n066z_uf.evt.gz \
               outfile=ae101005070xi0_0_3x3n066z_uf_new.evt \
               hkfile=../hk/ae101005070xi0_0.hk.gz

注意!: 3x3モードのデータと5x5モードのデータは、必ず別々にxispiをかけること。

4.5.2 (XIS/HXD) SAA, ELV, CORなど hk情報でのscreening (Screening with HK data (SAA, ELV, COR etc.))

4.5.2.1 XIS の場合 (XIS case)

SAA, ELVなどの情報は、 auxil/ae001122330.mkf に書かれているので、あらかじめgunzipしておこう。 XSELECT内で、

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > select mkf "ELV>5 && DYE_ELV>20 && SAA==0 && T_SAA>436"
(mkf fileのディレクトリを聞かれたら、ディレクトリ名を答える)
xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > extract event
xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > save event

とすると、cleaned eventの標準的なdata reductionの一部を行なったことになる。

ELV、DYE_ELV、CORなどは、観測毎、あなたのやりたい解析によって、最適な条件が違いうる。ぜひいろいろ試して最適な条件を見つけて欲しい。

4.5.2.2 HXD の場合 (HXD case)

HXD のデータを再プロセスしたい場合は、 §4.4.2に示したように行なえばよい。ここで、 COR の条件などを変えたい場合は、Event データだけでなく、background もそれにあわせて変える必要があることに注意する。

4.5.3 (XIS/HXD) temeletry saturationのscreening (Screenings with telemetry saturation time)

4.5.3.1 XIS の場合 (XIS case)

XISの場合、観測している天体が明るすぎる時や、週末運用で data rate を落としている時は、 telemetry saturationとよばれる現象が起こることがある。 XIS ではデータ量が telemetry limit を越えた時点で当該フレームのデータ転送は中断されるので、saturation の起こったフレームは CCD の Segment の一部を欠いた不完全なデータとなる。

XIS データから telemetry saturation の起こった時間帯を除去するための GTI フィルタ ^4.10は XIS チームにより用意されている。スクリーニングをしたいevent fileに対応したセンサーおよびedit modeの GTIファイルをカレントディレクトリにリンクまたはコピーする。 XSELECT内で、

xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > filter time file gti_xis0_3x3.txt
xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > extract event
xsel:SUZAKU-XIS0-STANDARD > save event

で、gti fileが適用されたイベントを作成できる。

4.5.3.2 HXD の場合 (HXD case)

HXD では、HXD HK file をもとに、テレメトリーが飽和した時間帯を計算するツール hxdgtigenがある。

テレメトリー飽和がないGTI を作成するには、

hxdgtigen hk_dir="./hk" hk_file="ae100006010hxd_0.hk'" \
                    gti_fname="ae100006010hxd_0_tlm.gti"

のようにすればよく、その後、xselect でフィルターするとよい ^4.11

xsel > filter time file ae100006010hxd_0_tlm.gti

なお、default の cleaned event では、このようなテレメトリー飽和は除外されている。

4.5.4 (XIS) cleansis によるscreening (Screenings with cleansis command)

XISの event file 中にある hot pixel や flickering pixel を取り除くためには、 update version の cleansis を実行すればよい。

unix% punlearn cleansis
unix% cleansis chipcol=SEGMENT
CLEANSIS_V1.7
Name of SIS file to be cleaned (input)[] ae001122330xi0_0_5x5n000a_cl.evt
Name for cleaned event file (output)[] ae001122330xi0_0_5x5n000a_cl2.evt
Poisson clean cell size (odd integer > 1; e.g. 5)[5]
Log Poisson probability threshold (e.g. -5.3)[-5.3]
Zero background threshold ( > )[3]
Minimum PHA value for clean (inclusive)[0]
Maximum PHA value for clean (inclusive)[4095]

これで ae001122330xi0_0_5x5n000a_cl2.evt という名前の hot pixelなどの除去されたevent file が出来る。

4.5.5 (HXD) 地食を用いた NXB model のチェック (Check NXB model with earth occulted data)

衛星が地球を見ている間は、Cosmic X-ray Background (CXB) も天体からの Signalもない Non X-ray Background (NXB) だけが検出される時間帯である。この地食中の時間帯を用いて、HXD検出器チームが供給する NXB model の検証をおこなうことができよう。

地食中のイベントは、unscreened event FITS を用いて、xselect で下記のように作成することができる。

xsel > read event
xsel > ./
xsel > ae101005040hxd_0_wel_uf2.evt

xsel > read hk
xsel > .
xsel > ../../auxil/ae101005040.mkf.gz
xsel > yes

xsel > select hk
xsel > ELV<-5 && COR>8 && SAA_HXD == 0 && T_SAA_HXD > 500 && ANG_DIST < 1.5 && HXD_DTRATE < 3 
&& AOCU_HK_CNT3_NML_P==1 && HXD_HV_W0_CAL>700 && HXD_HV_T0_CAL>700 && HXD_HV_W1_CAL>700 && 
HXD_HV_T1_CAL>700 &&  HXD_HV_W2_CAL>700 && HXD_HV_T2_CAL>700 && HXD_HV_W3_CAL>700 
&& HXD_HV_T3_CAL>700 

xsel > extract events
xsel > save event ae101005040hxd_wel_pin_nxb.evt

xsel > exit

これ以降は、4.4.3章から後の手順を行えばよい。NXB Event も、地食イベントとマージした GTI で切りだせば、地食とNXB model のスペクトルを比較することができる。

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平成21年8月20日