1HSC戦略枠観測（SSP）
データリリースの概要
古澤 久徳 （国立天文台）
2016.6.2 銀河進化研究会@東北大2

HSC 戦略枠観測 (SSP)• すばる主焦点広視野カメラ Hyper Suprime-Cam (HSC)▫ 2012/8FL, 2014/3 共同利用・SSP開始• 宇宙論（WL）を中心とする戦略的観測▫ 銀河天文学、Transient現象、太陽系天体などもスコープ～7倍の視野～104倍のデータ

Suprime-Cam

HSC

視野: 34′×27′ （10 ｘ 2k4k CCDs）
データ量: 185MB/shot （～30GB/夜）
サーベイ領域: 1～10 平方度

視野: 直径1.5度（104 ｘ 2k4k CCDs）
2GB/shot (～300GB/夜)
サーベイ領域 ～1400 平方度

3

SSPサーベイレイヤーと目標• SSPプロポーザルより抜粋
Wide (~1400sq.deg)

Deep (4 fields ~27sq.deg)

UltraDeep (2 fields ~2sq.deg)

g

10m

26.5

g

1.4h

27.5

g

7h

28.1

r

10m

26.1

r

1.4h

27.1r

7h

27.7

i

20m

25.9

i

2.1h

26.8

i

14h

27.4

z

20m

25.1

z

3.5h

26.3

z

18.9h

26.8

y20m

24.4

y

2.1h

25.3

y18.9h

26.3

n387

1.4h

24.5

n816

2.8h

25.8

n816

10.5h

26.5

n921

4.2h

25.6

n921

14h

26.2

n1010 17.5h

24.8

4HSC-SSPサーベイレイヤーFieldマップ• http://www.naoj.org/Projects/HSC/surveyplan.html

5HSC-SSPデータリリース• 日本＋台湾＋プリンストン大の研究者はCoIになれる• これまでCoI向けに4回のデータリリースを行った▫ 2014.9 S14A_0▫ 2015.2 S14A_0b▫ 2015.9 S15A
▫ 2016.1 S15B
(2014.3—2015.11のデータ)• 世界向けパブリックリリース▫ 2017.2 予定6

HSC-SSPサーベイレイヤーと観測方法• Wide (1400 sq.deg)▫ Equator付近を中心▫ g,r,i,z,y (10-20min)

Fiducial PointingDither• Deep (27 sq.deg)▫ 4 Fields (x 4-5 FOVs)▫ g,r,i,z,y (1.4-3.5hrs)▫ NB387,816,921 (1.4-4.2hrs)• UltraDeep (3.5 sq.deg)

Wide Layerのポインティング戦略▫ 2 Fields (x 1FOV)▫ g,r,i,z,y (7-19hrs)▫ NB816,921,1010 (10.5-17.5hrs)

Deep/UD Layerのポインティング戦略

一般的な撮像モザイクデータ解析手順
1. 各CCDのバイアス除去・感度差補正（一次処理）
2. 一次処理済みCCDデータをモザイクして足し合わせる
3. 位置情報、カウントを物理量に直す（較正）4. マルチバンドカタログ作成

個々のCCDディザリングして取得した複数ショット

スタック画像これを用いて天体カタログを作成

8

開発・DRチーム、ソフトウェア構成• 開発チーム▫ 国立天文台、K-IPMU、プリンストン大• 公開体制▫ 解析（日本＋PU）、DB＋ポータルサイト（NAOJ）、評価(全体)• 解析ソフトウェア構成▫ hscPipe 4.0.1

 LSST stack (Python, C++) データ操作のクラスライブラリ、基本的な解析タスク (c.f., IRAF)

 Python, C++ (SWIG)

 解析アルゴリズムとパイプラインの構築
 HSC固有の解析手続きを Add-on

 MPI, Torque (OpenPBS)
 分散処理• 共同利用者向けサポート（NAOJ）▫ HSC装置ページまたはttp://hsc.mtk.nao.ac.jp/pipedoc/9

シングルバンド解析と出力
Procedure

CCDごと解析• フラットフィールド、CR除去、スカイ引き• PSF測定• 等級原点較正 （PS1 PV1.2による）• 座標較正 (TAN-SIP WCS)
（PS1 PV1.2による）モザイキング＆ワープ・Coadd• 座標較正の改善（TAN-SIP WCS）
ショット間・外部天体カタログ比較による• CCD間フラックススケール決定
測光整合性による2次元フラックス補正• パイプライン通して1回だけのワープ

Coaddカタログ生成

プロダクトファイル (FITS)
較正済み画像w/
WCS+magzero

CORR,
CALEXP

シングルバンド
CCDカタログ

SRC,CALSRC

ワープ画像

画像出力
カタログ出力

出力単位(Visit, CCD)

per visit

warp(Visit, Patch)

Coadd画像

メモリ上(Filter, Patch)

Coadd画像スカイ引き後calexpシングルバンド
Coaddmeas(Filter, Patch)

10

解析上のフィールド分割方法• Tract▫ モザイク・Coaddを行う単位（1.7度程度）▫ Tract内は共通の投影軸でTAN-WCSを共有• Patch▫ Coadd画像、Coaddカタログを作る単位（4200x4200px, 隣接との重なり100px）▫ 解析ソフトウェアの都合で Tract の中を分割▫ 1 Tract = 9 x 9 Patches
Tract分割スキーム

Dec=-90 to 90 deg

1 Tract～1.7deg

RA=0-360deg
2015年11月現在のWide-XMM iバンドの撮像範囲

Forced測定モードによるマルチバンドカタログ生成• まず、Coaddのいずれかのバンドで検出される全天体を含むマスターカタログを生成• それぞれの天体について各バンドの画像を測定する（Forced mode測定）
rgizy

各バンドの同じ座標の天体を測定

マスターカタログ (ref) の天体
N bandy = ∑ g i2i =1g i = Image – sky : 将来的にはχ2乗画像での検出を用いる計画も
1112

マルチバンドカタログ生成
Procedure

マルチバンドCoaddカタログ生成

各バンドのCoadd Forcedカタログ

forced_src(Filter, Patch)

CCDに対するForced測定

シングルバンドCCD Forcedカタログ

FORCED
SRC(Shot, CCD)

やっていること：

各バンドで検出した天体をマージしたマスターカタログ

Forced測定

Forced測定

Coadd Image
Coadd Image
Sky-reSubtracted
各バンドのCoadd画像
Sky-reSubtracted

HSC-G
HSC-R
HSC-I
HSC-Z
HSC-Y

Corrected Image
CorrectedImage
w/WCS+magzero
較正済みCCD画像w/
w/ WCS+magzero
WCS+magzero

HSC-G
HSC-R
HSC-I
HSC-Z
HSC-Y

13

マルチバンドカタログ生成
Multiバンドのstack.pyの結果がメインの入力
実際はCORRも見に行っている

Coaddのパッチごと
Coadd天体検出
Det HSC-Gバンド(patchごと)

HSC-R
HSC-I
HSC-Z
HSC-Y
NB0921

Coadd画像
calexp HSC-Gバンド(patchごと)

HSC-R
HSC-I
HSC-Z
HSC-Y
NB0921

mulitBand.py

mergeDet
検出ピークとフットプリントの合成

Multi-node解析
通常4-8GB、たまに>>20GB

meas
measMatch
各バンドでの測定
フォース測定のための情報出し（重心、形状ellipseなど）

ref
測定の合成
マスターカタログ

forced_src
Forcedモード測定
最終マルチバンドカタログ

Sky Coverage in Deep Layer
eepE-COSMOSDEEP2-3

XMM-LSSELAIS-N1

Location of coaddForced_src

Deep & UltraDeepのプロダクト提供方法• UltraDeepとDeepは各バンドとも別々のデータセットとして解析され提供されている  次回リリースTBDCOSMOSXMM

Deep-Depth
UD data

Deep-Depth
UD dataRegular Deep Products

Regular Deep Products

16

解析結果データ配布サイト• STARSアカウント＋SSPプログラムIDで認証を申請• https://hscdata.mtk.nao.ac.jp/hsc_ssp/dr1/s15b/

Dataset in S15B Release (UD, Deep)
ExpT /Pointing
[min]

Field

Filter

UD-COSMOS

g, r, i, z, y, N921 i=160, N921=420

5

UD-SXDSg, r, i, z, y,N921, N816

6

(RA in deg)
(150 deg)(35 deg)

D-COSMOS(150 deg)

i=165
N921=290, N816=220
i=20g, r, i, z, y, N921
N921=120

D-XMM-LSSg, r, i, z, y

D-ELAIS-N1i=33
g, r, i, z, y, N921
N921=60i=30g, r, i, z, y,
N921=60
N921, N816
N816=60(35 deg)(245 deg)

D-DEEP2-3(355 deg)

i=20

N.Tracts[x 2.8 sq. deg]

9910
10

17

Dataset in S15B Release (Wide)
Field
WIDE01H

FilterN Tracts (ExpT>1h)g, r

31 (2)

XMM

g, r, i, z, y

44 (25)

GAMA09Hg, r, i, z, y56 (26)

WIDE12Hg, r, i, z, y

26 (11)

GAMA15Hg, r, i, z, y

32 (15)HectMAPg, r, i, z, y

17 (4)

VVDS

g, r, i, z, y56 (26)AEGIS (215 deg)g, r, i, z, y1

(10—25 deg)
(25—50 deg)

(120—150 deg)
(170—190 deg)
(200—230 deg)
(230—260 deg)
(320—350 deg)

18

19

観測達成度 （UD,Deep)• --2016.4までで当初計画の約１／４• UD-COSMOSのNB0921はやや先行20

観測達成度（Wide）: Full Depth Areasband (totalexptime)g (10min =150sec x 4)
r (10min =150sec x 4)
i (20min =200sec x 6)
z (20min =200sec x 6)
Y (20min =200sec x 6)
Full color

Area Pointing達成度
2(deg )
195.0
698 / 3672
177.7

647 / 3672

136.9

786 / 5508

142.5

840 / 5508

155.6

884 / 5508

106.5
(S15B)

XMM

Wide01h

VVDS

GAMA15h WIDE12h GAMA09h
HectoMAP

2016.1—4ランのデータを含めると、Full depth = 約170平方度

21

プロダクト種類とサイズ• FITSファイルはDASで提供。カタログはCASからテーブル取得可能• ファイルサイズはリリース全体で～200TB (下記はWide Layerの例)▫  DAS、CASによる科学利用の効率化を目指している

File Prefix

プロダクト種類

画像プロダクト （FITS IMAGE）

個数

サイズ（1ファイルあたり）

CORR

較正済み CCD 画像

472,539 32TB (82 MB)

warp

1ショットごとのWarp済み画像

351,050 57TB (170MB)

calexpCoadd 画像65,060 11TB (170MB)

カタログプロダクト （FITS BINTABLE)SRC

CCD 天体カタログ472,539 590 GB (1.5MB;gz)

deepCoadd
forced_src

Coadd Forced測定
天体カタログ

61,927 810 GB (15 MB)22

較正済みCCD・Coadd画像• 天体画像、マスク、分散画像を持つFITSファイル• PSF、スカイ引き情報も再現出来る形で保持
HDU0: ヘッダのみ
HDU1: 科学画像

HDU2: マスク画像

HDU3: 分散画像

等級原点、較正済みWCS

Plane 0 -> BAD
16bit integer
Plane 1 -> SAT
Plane 2 -> INTRP
Plane 3 -> CR
Plane 4 -> EDGE
Plane 5 -> DETECTED
Plane 6 -> DETECTED_NEGATIVE
Plane 7 -> CROSSTALK（数字は一定ではないから注意）
ADU count / Gain

23

CrosstalkSaturate
CRDetected24

カタログにリストされる天体パラメータ
スキーマブラウザで確認できる：
https://hscdata.mtk.nao.ac.jp/schema_browser2/• ID・座標• 形状• Flux・等級• Flags

25

天体パラメータ： ID、座標• id -- 天体・各バンド・Tract・PatchごとにuniqueなID• tract, patch, filter01• ra2000, dec2000 ( refのcentroid_{record, sdss})• 重心▫ centroid_sdss_{x, y}, err ピーク周り 3x3 pixの中の多項式フィット▫ shape_sdss_centroid_{x, y}, err
 楕円領域内の重心

26

天体パラメータ：形状・サイズ関係• モーメント▫ shape_sdss[] – SDSS adaptive moment
 2nd momentとして利用▫ shape_hsm_moments[] – 2nd moment by HSM algorithms• Kron半径▫ kron_radius – sqrt(a*b)• Galaxy Component-Model Fit (CModel)▫ cmodel_{dev, exp}_ellipse[], cmodel_fracdev
 ¼乗則とexp lawの2要素のプロファイルフィット結果

27

天体パラメータ： フラックス・等級測定• 固定円アパーチャフラックス・等級▫ 各バンド測定カタログ（単位はテーブルによる）
 flux_sinc, flux_naive r=12px (~φ2”) aperture flux_aperture{01,..,09} φ1, 1.5, 2, 3, 4, 5.7, 8.4, ..., 23.6”▫ マルチバンドカタログテーブル（サマリテーブル）

 {g,r,i,z,y,nb0921,nb0816}flux_aperture{01,..,09} （cgs単位）
 {g,r,i,z,y,nb0921,nb0816}mag_aperture{01,..,09} （等級）• PSFフラックス・等級（以下はマルチバンドテーブルを割愛）▫ flux_psf• CModelフラックス・等級▫ cmodel_flux, cmodel_{dev, exp}_flux• Kronフラックス・等級▫ flux_kron

28

データ評価結果から

29

Internal：異なる等級間比較• 星状天体に対して0.013-0.02等rmsで一致
CModel – PSF等級

Kron – PSF等級

星状天体

広がった天体PSF Flux Mag

PSF Flux Mag

30

Internal：カラー測定の精度• 星状天体に対してPSF測光カラーのstellar locusに対するscatter ~0.017—0.023 mag (gri, riz, izy, z9y)i – z (PSF)

Scatter
分布r – i (PSF)31星銀河分類のパフォーマンス
• 星・銀河分類指標(PSF vs CModel)は期待通りに機能

32

Detection効率＋測光の評価: Number Counts• 3”等級、CModel等級のnumber countは過去研究と矛盾しない  天体検出と測光の妥当性を確認

33

深さの評価
• 5σ等級マップ▫ 目標等級に対して大きな矛盾はないが、さらに調査中

 flux/ferr比で求めたDepthは、ブランクスカイのノイズ統計と比べてパターンは無矛盾で0.3-0.4等深い

Wide-XMM (HSC-I) : f/ferr測定
target depth=25.9

Deep-COSMOS (HSC-I) : sky samplingtarget depth=26.8

34

問題点
• CModelのアルゴリズムの問題▫ プロファイルフィットの初期半径が明るく見かけ半径の大きい天体ほど小さく設定される▫  次期リリースで改善• 明るい天体周辺でやや疑似検出が多い▫  次期リリースで改善• 混んだ領域のデブレンド測光に誤差が多い▫ Cluster finder、galaxy colors (dropout)などの品質に影響▫ Workaroundとして、マルチバンドでPSFを合わせた開口測光の追加をincremental(中間)リリースで検討  NBサイエンスにも有効• ほか▫ 衛星痕ゴーストのマスクなど dropout, NB excessのなりすまし▫ スカイ引きの改善▫ マルチバンド測光方法の議論（PSF合わせ、マスターカタログ定義）▫ サイズ関連のパラメータ測定

35

Sextractorの測光 HSC-I

Cluster領域のmultiBand測光失敗例

HscPipeの測光 HSC-I CModel36

スケジュール• - 2016.8(1-2wk)? CoI向けインクリメンタルリリースを検討
S15B+?
▫ 2016.1 – 2016.4 のデータの追解析▫ Wideのfull-depth領域が約1.5倍に▫ PSF-matched(1.1”) aperture fluxの追加を検討• 2017.2（予定） World-wide Public Release▫ S15Bが基本（議論中）• 2016.X—2017.X CoI向け次期リリース▫ S15Bの問題を改善

37

SSP-DR プロダクトの利用について

38

データ取得ユーザーインターフェース• CAS （カタログアーカイブサーバ）▫ フォームまたはSQLによるカタログ天体検索• DAS （データアーカイブサーバ）▫ ファイル検索▫ 画像切り出し▫ wgetによる取得も許可• hscMap （プロダクツ可視化ツール）▫ Coadd, warp画像表示▫ 柔軟な疑似カラー画像表示▫ 天体座標プロット、CASとの連携

39

DAS （データアーカイブサーバ）• 画像・カタログファイルの選択、ダウンロード

40

CAS （カタログアーカイブサーバ）• フォーム、またはdirect SQLによるカタログ取得

Schema Browser

41

hscMap• 疑似カラー表示と天体カタログプロット連携

42

hscMap (web application)• 画像領域選択からCASへクエリ投入、天体情報取得