データ解析講習会2021(中級編)

CASAを用いたイメージング
中西 康一郎(国立天文台/総研大)1参考情報源• 永井さん講義「イメージング入門」• 講習会テキスト(特に4章、7.4章)• EA-ARC 解析ガイド• CASAオンラインヘルプ (help タスク名)• CASA Doc– 特に“Synthesis Imaging”節 と tcleanタスク• CASA guides (ALMA)– Region Formatについての解説
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実習データについて

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観測天体: IC 2520
• 近傍の不規則銀河• post AGNがある?
• 詳しくは NED 参照

https://cseligman.com/text/atlas/ic25.htm

7データ• project: 2015.1.00846.S• Array: 12m-array (compact configuration)– 他に12-m (extended), 7-m, TPデータ有• Molecular line: 12CO (2-1)• Frequency resolution: 7.812 MHz (~10.2 km/s)• Obs. date: 2016-01-01• ALMA Archive で公開されています8データの概要を把握する• イメージングパラメータの決定に必要な情報を把握する– 天体、相関器(周波数、分解能)設定、アンテ
ナ配列、天候状況…

• weblog を眺める

– パイプライン処理時に生成– アーカイブから取り寄せ• listobs タスクを実行する– 入力visibilityデータ(MeasurementSet)
9weblog: 設定と観測

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weblog: 設定と観測

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weblog: 観測天体

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weblog: 相関器設定

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TCLEANタスク

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tclean• 干渉計データのイメージング・デコンボリューションを行うタスク• 非常に多機能、様々なカスタイマイズが可能• 設定可能なパラメータが非常に多い…
• オンラインヘルプ(help tclean)、CASA
Docの tcleanのページ を適宜参照

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tcleanのパラメータ(と初期値)
tclean(vis, selectdata=True, field='', spw='', timerange='', uvrange='',antenna='', scan='', observation='', intent='', datacolumn='corrected',
imagename='', imsize=[100], cell='"1arcsec"', phasecenter='', stokes='I',
projection='SIN', startmodel='', specmode='mfs', reffreq='', nchan=- 1,start='', width='', outframe='LSRK', veltype='radio', restfreq=[''],
interpolation='linear', perchanweightdensity=True, gridder='standard',
facets=1, psfphasecenter='', wprojplanes=1, vptable='', mosweight=True,
aterm=True, psterm=False, wbawp=True, conjbeams=False, cfcache='',usepointing=False, computepastep=360.0, rotatepastep=360.0,
pointingoffsetsigdev=[''], pblimit=0.2, normtype='flatnoise',deconvolver='hogbom', scales=[''], nterms=2, smallscalebias=0.0,
restoration=True, restoringbeam='', pbcor=False, outlierfile='',weighting='natural', robust=0.5, noise='1.0Jy', npixels=0, uvtaper=[''],
niter=0, gain=0.1, threshold=0.0, nsigma=0.0, cycleniter=- 1, cyclefactor=1.0,
minpsffraction=0.05, maxpsffraction=0.8, interactive=False, usemask='user',mask='', pbmask=0.0, sidelobethreshold=3.0, noisethreshold=5.0,
lownoisethreshold=1.5, negativethreshold=0.0, smoothfactor=1.0,
minbeamfrac=0.3, cutthreshold=0.01, growiterations=75, dogrowprune=True,
minpercentchange=- 1.0, verbose=False, fastnoise=True, restart=True,
savemodel='none', calcres=True, calcpsf=True, psfcutoff=0.35, parallel=False)16パラメータ:入出力ファイル• vis : イメージングするMeasurementSetフ
ァイル名(visibility) (ex)‘calibrated.TM2.ms_IC_2520.contsub’• imagename : 出力ファイル名 (ex)’IC_2560.CO.cube.clean’17tcleanが生成するファイル••••

IC_2520.CO.cube.clean.image
天体画像
IC_2520.CO.cube.clean.image.pbcor 天体画像(primary beam補正済)
IC_2520.CO.cube.clean.mask
CLEANマスク
IC_2520.CO.cube.clean.model
CLEANモデル•••

IC_2520.CO.cube.clean.pb
IC_2520.CO.cube.clean.psf
IC_2520.CO.cube.clean.residualPrimary beam patternsynthesized beam(PSF)
CLEAN残差(dirty−PrimaryBeam×model)•

IC_2520.CO.cube.clean.sumwt

sum-of-weights(single pix)18

パラメータ: データの選択• datacolumn : 利用するカラム– (ex) ’DATA’, ’CORRECTED’– 使用するMSファイル・状況によって異なる• field : 天体 (番号または名前で指定)– (ex) ’3’, ’IC_2560’• spw : spectral window(複数指定や部分指定可)– (ex) ’0,1:5~119’• timerange, uvrange, antenna, scan,observation• 事前にweblog/listobsタスクで調べておく
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パラメータ: 画像の基本要素• imsize: ピクセル数(空間方向)– (ex) [128,128]• cell: ピクセルスケール(秒角)– (ex) 0.01

• specmode: 連続波(2次元)/キューブ(3次元)– (ex) ’mfs’(連続波), ’cube’(スペクトル)• phasecenter: 画像(位相)中心• stokes: ストークス– (ex) ‘I’, ’IQUV’
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パラメータ: キューブの基本要素• start: 第0チャンネルの座標– (ex)’230.3 GHz’, ’-10 km/s’, 0 (MSのチャンネル)• width: 1チャンネルの周波数/速度幅– (ex)’7.69 MHz’, ’10 km/s’, 1 (MSのチャンネル)• nchan: チャンネル数– (ex) 24, -1 (自動判定)• outframe: 速度の基準(start, widthに影響)– (ex) ‘LSRK’, ’BARY’• restfreq: ラインの静止系周波数– (ex) ‘230.538 GHz’

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パラメータ: 連続波像の基本要素• reffreq: 基準周波数– (ex)’230.5 GHz’

• nterms: Taylor展開次数– (ex) 1(フラット), 2(傾き有り直線)

22パラメータ: イメージング• gridder: グリッディング手法– (ex) ’standard’(通常), ’mosaic’(モザイク観測),’wproject’(W-projection)• weighting: 重み付け手法– (ex) ’natural’, ’uniform’, ’briggs’• robust: ロバストパラメータ(weighting=’briggs’)– (ex) 0.5 (-2.0~2.0)• uvtaper: テーパー

– (ex) [’5klambda’], [’3arcsec’]• pbcor: 主ビーム補正を適用した画像を生成– (ex) True

• parallel: 並列処理を行う(mpicasa利用時のみ有効)– (ex) True

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パラメータ:デコンボリューション
• deconvolver: デコンボリューションアルゴリズム– (ex) ’hogbom’, ’clark’, ’multiscale’, ’mtmfs’(multi-term MFS)

• niter: ピークの同定・差引プロセスの回数上限値– (ex) 0 (ピーク差引を行わない→dirty map生成), 100000• threshold: 差引を行う(有意と考える)ピークの強度上限値– (ex) ’0.1 mJy’

• gain: ピーク差し引きゲイン– (ex) 0.1 (10%)

24パラメータ: マスク• usemask: マスク手法– (ex) ’user’ (ユーザー定義), ’pb’ (視野全体),’auto-multithresh’ (auto-masking)– auto-masking(自動マスク)のパラメータ:
Automasking Guide の”Standard Values”に従って指定するのがお勧め• mask: ユーザー定義マスク(usemask=’user’)– (ex) ’circle[[40pix,40pix],10pix]’ (円形),’mymask.crf’ (CASA region file)– 書式はCASA Guidesの Region Format 参照• interactive: 手動でmask設定– (ex) True(viewerが立ち上がる)

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CASAのバージョン

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CASAのバージョン: 注意• 使い分けが可能、あるいは必要• アーカイブデータのキャリブレーションを再生したい→ QA2と同じバージョン(必須!)• イメージングを行いたい→ 最新または最新に近いバージョンを推奨(2021年11月時点では6.4.0または6.2.1)– キャリブレーションと違うバージョンも可– 5.3以前はお勧めしません(深刻なバグ有; 参照)• https://casa.nrao.edu/ から入手可能

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