多種装置データの同時解析

2014 June 20T. Kawate

よくある使用法• 彩層やコロナの絵に光球 ( 磁場 ) を重ねる• 撮像データと分光データを同時解析する• コロナループと電波・硬 X 線源の位置を確

認する• 手を加えた物理量の 2 次元分布を作成し

た上で、他の観測量との比較を行う

手順• 地上観測でも衛星観測でも、とりあえず必要

なデータ間で位置あわせを行う。– ヘッダ情報の (solar-X, solar-Y) は、衛星データで

あっても数 arcsec はまずずれている。– 地上はそもそも自力で位置情報を決定する必要が

ある• 位置あわせ情報を元に、移動・回転・スケール

をそろえる。• 同じ位置 ( ピクセル ) のデータ同士を比較す

る

位置あわせ• 衛星データに関しては、ピクセルスケール情報は各装

置毎で大体信用している• 地上データはピクセルスケールも調整。 DST などで自

分で視野など決めたものなら、大体の大きさまでは絞り込める。分かりやすい形の黒点があればそれであわせるが、静穏領域の観測の場合は同じ光学系で一度活動領域やリムに視野を向けて、プレートスケールのキャリブレーションをしたほうがいい

• 個人的に一番楽なのは、 map をまず作成する方法– 注意 ) 　 map プロシージャ群は SSW 依存関数です。

map について• 以下の要素の入った構造体。– IDL> plot_map,map

• でおなじみの絵が出来る値 型 説明DATA FLOAT 2 次元イメージデータXC FLOAT X 中心YC FLOAT Y 中心DX FLOAT ピクセルあたりの X のスケールDY FLOAT ピクセルあたりの Y のスケールTIME STRING マップ上部に表示する時刻ID STRING データ ID 、観測機器などDUR DOUBLE 1 データ撮るのにかかった時間XUNITS STRING だいたい arcsec

YUNITS STRING だいたい arcsec

ROLL_ANGLE FLOAT 回転角ROLL_CENTER FLOAT 回転中心

map の便利な点• 座標情報をもとに、 2 種類以上のデータを座標をそろえ

て表示できる– IDL> plot_map, map1– IDL> plot_map, map2,/over, levels=[-500,-100,…]– IDL> plot_map, map3,/over, levels=[100,500,…]

• map 構造体の中の変数を書き換えるだけで位置あわせが出来る

SDO AIA131 に HMI 磁場を負を黒、白を正の等高線でプロットしたもの

map の作成• fits header などに座標情報などが記述してある場合

– IDL> index2map, index, data, map• mreadfits で読めるような一般的な fits ファイルならいきな

り map に出来る– IDL> fits2map, filename, map

• 元データに index が存在しないとき、とりあえず map 構造体を作ったうえで、構造体の中身を編集する– IDL> map=make_map(data)

• data が 3 次元の場合は複数 map の配列になるので、 map構造体の中身を調整する際は何枚目かを明示する (map[24].xc など )

位置あわせ• map 構造体の中身を編集

– IDL> map1=map1_orig– IDL> map1.xc=map1_orig.xc+2 ;2arcsec 西に移動– IDL> map1.yc=map1_orig.yc+3 ;3arcsec 北に移動– …– IDL> plot_map,map1– IDL> plot_map,map2,/over

• 一つの装置の位置安定性は短い時間なら比較的保証されるので、一度上記操作でオフセット量が決まればあとは 2 フレーム目、 3 フレーム目…に適応できる

• 差動回転が無視できないくらい時刻の違うデータを比較する場合は drot_map などを使用

多種データの位置あわせの組み合わせ例

• EUV imaging 系同士 : FeXII 195A は大抵データあり。 AIA193とあわせる際にはフレアの起こっていない活動領域で

• AIA-可視光 : AIA1700 と G-band や continuum などの光球データ

• 形成高度がほぼ同じもの： AIA304 と Hα 、 MgII と CaII など

• 野辺山電波ヘリオグラフ : 元々分解能が 15arcsec くらいなので、大抵そのまま信じる

• RHESSI : 数 keV で像合成したものと Hinode/XRT など。だいたいあっている。

• Yohkoh : SXT ・ HXT 同士のオフセットは既知なので、 SXT と他のコロナ画像を合わせた上で HXT を合わせる

注意が必要なもの• SOHO EIT: full disk 観測なので limb であわせることは出来るが、数

10arcsec くらいずれているのがざら• SOHO MDI ・ EIT/SDO HMI: 時期によって 180 度回転している

– ただし index.crota=180 などになっているため、 data を調整したら index(center, angle) も要調整

• SOHO : 地球周回ではなくラグランジュポイントを飛んでいるので、その他の地球周回衛星との位置あわせの際には以下の変換が必要– map2=map2earth(map1)

• RHESSI: たまに位置較正データがおかしく、 90 度くらい回転しているときがあり– 派手なフレアなら中の人がこっそりヘッダを直している場合もあり

• Hinode/EIS: 長波長 CCD と短波長 CCD で結像位置が異なるので、各々で位置あわせが必要

• 自分で観測した可視分光データ : 　ヘアライン・スリットジョーを使ってください

map で位置あわせが済んだ後• 位置の確認を議論するだけならそのままですむ• running difference などの解析なら map.data の中

身を編集するか、新たなマップをmake_map(diff_img) で作成し、 map.data 以外の内容をコピーする

• ある特定の位置のピクセルの時系列やスペクトルを詳細解析する場合、個人的には 3 次元データに戻ったほうがやりやすい

2 種以上のデータキューブ同士の位置あわせ

• map.dx/dy を参考に、ピクセルスケールを合わせる (congrid)

• map.roll_angle を参考に、回転して太陽の北などに上をそろえる (rot)

• map.xc/yc を参考に、画像左下を合わせたい座標にそろえる (shift) arcsec 分 *dx/dy 分

• 大まかに位置が合ったかどうかは、私はサイズを合わせて引き算や割り算 (tvscl,data2/data1 など ) を使うことが多いですplot_image,ha_data/eis_data 　を行って、cursor, x,y & plots, x,y, psym=2, color=*** 　した結果

拡大縮小・回転・移動• congrid 関数 : 任意縮尺で拡大縮小

• rot 関数 : 任意角度で右回り回転。デフォルトなら回転中心は画像の中央のピクセル

• shift 関数 : sub pixel には対応していないので、その場合は一度 congrid/rebin で大きくしてshift して congrid/rebin で小さくするなど。この場合どうやっても interpolate が入る

あとはどのように物理量を求めるかです

• スペクトルからドップラー速度マップを出すもよし• 電波のべき分布マップとフレアループを見比べるもよし• X 線マップから柱密度分布をだすもよし• 黒点の磁場強度と光球・彩層の輝度を比較するもよし• ローカルな流速をマップにして見やすくするもよし• 。。。

• 楽しい研究ライフを！