Kalibrointiviivojen tunnistaminen

Seuraavaksi IRAFille täytyy kertoa kuvan 18 viivaspektrissä esiintyvien viivojen todelliset aallonpituudet (ei kaikkien viivojen, 5-10 riittää). Tämä tapahtuu identify-komennolla.

Ensin tulee selvittää minkälaista viivalamppua on käytetty. Lampun nimi ilmaisee siinä käytetyn täytekaasun nimen. Eri kaasut tuottavat erilaisen viivaspektrin ja spektrograafeissa on yleensä useita erilaisia lamppuja koko aallonpituusalueen kattamiseksi riittävän tiheästi. Tässä tapauksessa havaintolokiin oli kirjoitettu ``Th Ar'', mikä ilmaisee kyseessä olevan Thorium-Argon -viivalamppu. Tämän lampun spektri oikeine aallonpituuksineen löytyy NOT-teleskoopin sivuilta

Haetaan taulukosta Grism #7:ää vastaava rivi ja kolumni ``ThAr'' ja klikataan kuvan 19 kaltainen plottaus esiin. Haettu kuva kannattaa printata seuraavaa vaihetta varten. Kirjoitetaan

**Kuva 19:** Kalibrointilampun ThAr spektri Grism #7:llä NOT-teleskoopin sivuilta.
$\begin{figure}\centering \epsfig{width=14cm,file=oikeat.eps}\end{figure}$

ja kuvan 21 kaltainen ikkuna aukeaa (tässä vaiheessa ei vielä näy kuvassa esiintyviä keltaisia pystyviivoja). Mittaajan tehtävänä on nyt tunnistaa kuvan 21 spektristä ne emissioviivat, joiden aallonpituus on merkitty kuvaan 19, merkitä ne ja kertoa IRAFille mitkä ovat merkittyjen viivojen aallonpituudet. Sen jälkeen IRAF laskee muunnoksen pikselikoordinaateista aallonpituuksiin käyttäen halutunlaista polynomia.

Tunnistaminen on joskus hieman hankalaa, sillä viivoja on paljon, niiden havaitut voimakuudet eivät aina ihan täsmälleen vastaa kuvan 19 voimakkuuksia ja kuvassa 21 aallonpituus voi kasvaa vasemmalta oikealle tai oikealta vasemmalle (esimerkin tapauksessa aallonpituus kasvaa oikealta vasemmalle, eli havaittu spektri on kuvan 19 peilikuva).

**Kuva 20:** `identify`-komennon parametrit.
$\begin{figure}\small \begin{verbatim}*images = 1dmALqk020037 Images containin... ... identification algorithm parameters (mode = ''ql'')\end{verbatim} \end{figure}$

**Kuva 21:** `identify`-komennon avaama ikkuna. Neljä spektriviivaa on jo merkitty `m`-näppäimellä.
$\begin{figure}\centering \epsfig{width=13cm,file=iden1.eps}\end{figure}$

Käytännössä viivojen merkitseminen tapahtuu niin, että siirretään kursori tunnistetun viivan huipun kohdalle ja painetaan m-näppäintä. Plottausruudun alalaitaan ilmestyy nyt joitakin numeroita ja kaksoispiste, eli IRAF odottaa juuri merkityn viivan aallonpituutta. Luetaan se kuvasta 19, kirjoitetaan plottausruutuun ja painetaan <enter>. Merkityn viivan kohdalla näkyy nyt keltainen pystyviiva. Toistetaan tämä neljälle eri viivalle, jotka on valittu koko spektrin alueelta (ks. kuva 21).

Jokaisen merkitsemisen jälkeen on hyvä tarkastaa, että keltainen merkki osuu juuri siihen viivaan kuin oli tarkoitus ja että se on viivan keskellä. Parhaiten tämä onnistuu painamalla z (zoom). Koko spektrin näkee taas painamalla p (pan). Mikäli merkki on väärässä painassa, siirrä kursori ko. merkin päälle, paina d (delete), ja yritä uudestaan. Mikäli keskitys ei tunnu millään onnistuvan, voi kokeilla säätää identify-komennon parametreja fwidth ja cradius hieman suuremmiksi.

Kun neljä viivaa on oikein merkitty, paina f (fit), jolloin IRAF laskee polynomin, joka parhaiten kuvaa muunnosta pikselikoordinaateista aallonpituuksiin. Tässä olemme valinneen polynomin asteeksi order = 3 (paraabeli), mikä useimmin on riittävän ``taipuisa'' hyvän sovituksen aikaansaamiseksi. Laskun jälkeen IRAF esittää sovituksen tuloksen. Tulos esitetään kuvien 22, 23 ja 24 kaltaisina plottauksina, joissa tarkastellaan sovituksen tulosta eri tavoilla:

**Kuva 22:** `identify`-komennon sovitusikkuna kun painetaan `h`-näppäintä.
$\begin{figure}\centering \epsfig{width=13cm,file=idenh.eps}\end{figure}$

**Kuva 23:** `identify`-komennon sovitusikkuna kun painetaan `j`-näppäintä.
$\begin{figure}\centering \epsfig{width=13cm,file=idenj.eps}\end{figure}$

**Kuva 24:** `identify`-komennon sovitusikkuna kun painetaan `l`-näppäintä.
$\begin{figure}\centering \epsfig{width=13cm,file=idenl.eps}\end{figure}$

h-näppäimellä nähdään itse sovitus, ts. pikselikoordinaatit aallonpituuden funktiona (kuva 22). Luonnollisesti sovitetun funktion (katkoviiva) tulisi kulkea havaittujen pisteiden (plus-merkit) kautta.

j-näppäimellä nähdään residuaalit, eli havaittu miinus sovitettu (kuva 23). Residuaalien tulisi vaihdella satunnaisesti nollan molemmin puolin.

l-näppäimellä nähdään epälineaarinen osa sovituksesta, eli sovituksen ``kaarevuus'' (kuva 24). Tässäkin kuvassa sovitetun funktion tulisi kulkea havaittujen pisteiden kautta.

Mikäli viivat oli oikein tunnistettu, sovitus on hyvä ja painetaan q (quit), jolloin IRAF palaa kuvan 25 kaltaiseen näkymään. Suurin ero kuvaan 21 on se, että vaaka-akselilla on nyt aallonpituus eikä pikselikoordinaatti.

Sovitus perustuu tällä hetkellä neljään viivaan ja tuloksen parantamiseksi olisi hyvä tunnistaa ja merkitä lisää viivoja niin, että yhteensä niitä on noin 5-10 kpl. Tunnistamista helpottaa nyt se seikka, että vaaka-akselilla näkyy aallonpituus ja kuva ei enää ole peilikuva kuvan 19 spektrin suhteen. Merkitään siis lisää viivoja m-näppäimellä, tehdään sovitus f-näppäimellä, tarkastellaan sovitusta h, j ja l-näppäimillä ja palataan kuvan 25 näkymään q-näppäimellä. Kun riittävä määrä viivoja on merkitty, poistutaan q-näppäimellä, jolloin IRAF kysyy

johon vastaan yes. IRAF tallentaa sovituksen tuloksen database-hakemistoon idXXXX-nimisinä tiedostoina, missä XXXX on kuvan nimi. Seuraavan kerran kun identify käynnistetään samalle kuvalle, se osaa lukea aikaisemman sovituksen database-hakemistosta ja soveltaa sitä suoraan. Tätä ominaisuutta voi käyttää tallentamaan välituloksia viivojen merkitsemisen aikana.

**Kuva 25:** `identify`-komennon ikkuna sen jälkeen kun sovitus on tehty.
$\begin{figure}\centering \epsfig{width=13cm,file=iden2.eps}\end{figure}$

Muutama sana ``hyvästä'' sovituksesta: sovituksen hyvyyttä kannattaa tarkastella lähinnä j-näppäimellä (residuaalit) ja l-näppäimellä (epälineaarinen osa). Hyvässä sovituksessa epälineaarinen osa seuraa havaittua dataa tarkasti ja residuaalien rms-hajonta (keskihajonta) on pieni. Hajonnan näkee kuvan 23 plottauksen ylälaidasta, esimerkin tapauksessa luemme sieltä RMS= 0.6428 eli keskihajonta havaintojen ja sovituksen välillä on 0.6428 Ångströmiä. Hajonta riippuu käytetystä spektrograafista ja resoluutiosta, mutta esimerkin tapaus antaa tarkkuuden, mihin tulisi pyrkiä ALFOSCin Grism #7:llä.