MMT 1月29日和2月24日观测经历

1月29日失败的观测经历,2月24日排查故障吸取的教训和经验

 

MMT跟大家都很相关,主要是时间是对国内开放的,大家都可以申请,而且申请的难度要小于美国普通学校申请的难度。MMT每年通过美国国家光学天文台(NOAO)向全美开放10%的时间,竞争非常激烈(其他时间Arizona和Harvard平分)。而目前中国,做观测人的数量可能也就是几十个人(在美国差不多相当于一个很大的天文系拥有的天文学家数量),每年通过Arizona申请时间,也有差不多两个星期左右(~5%),所以中国地面望远镜的人均资源目前应该是超过美国绝大多数普通学校的(除了MMT, 还有Polamar, Magellan, CTIO等)。当然,国内目前懂观测的人数较少也意味着国内这方面发展前景广阔,要有信心。MMT可以常看到国内的研究生,两个月前跟科大王挺贵组的一个研究生杨臣威同学一起观测,通过交流,还从他那里学到了很多观测的经验(他多次在云南2.4米观测),也学到了不少好的工作习惯和science的idea. 更加强了几个月前在astroleaks上面曾经表示的,国内单兵作战水平很好。但主要的问题就是老板各自占山头,每个人可能都懂很多,但却不能组合起来干点儿大事。再次想得吧得吧,就是中国第一也没什么好高兴的,工作跟美帝欧洲日本比,大工作还是偏少。在人类对宇宙认识上的贡献,国内的目标应该并且必须是超过美帝,对手根本就不是国内的同事。不过感觉我们这一代的天文天体物理的学生一大批都是率真直爽,思想活跃,敢说敢做,大家当老板的时候应该还能够精诚团结,一心为人民服务,俯首甘为孺子牛。

 

这篇文章涉及到的技术细节也非常要感谢边福彦师兄多次细致的指导和帮助。当然,老板的指导就不用多说了,刚写完一堆proposal没顾上休息有跟着上山盯着熬夜,话虽不多,但都是最关键的指导,还帮着快速分析处理数据,只能希望用今后尽力认真的工作来回报老板和师兄了。

 MMT 近景

 

失败的观测:

这次观测与前几次不同,颇有压力,主要是一个月前从别人那里找到了一个小时的时间上去拍了一个比较亮源(r band magnitude= 19.5),但是却失败了。这是这个源SDSS的光谱:

 

光谱
目标源的光谱


 

注意SDSS的曝光时间大概也就是30-40min左右,SDSS是一个2.5米的望远镜,而MMT是一个6.5米的望远镜,仪器还是比较好的,如果仪器的效率跟SDSS差不多的话(光谱主要是grating的efficiency,也叫blazed function),应该用6.5米曝光20min之后可以比SDSS S/N还好的光谱(仪器如果效率差不多 S/N ~ Diameter_telescope*sqrt(exptime))。就是说,continuum应该非常清楚,在2-D的光谱上,可以看到如下的一根被dispersed的亮线:

 

好的2-d光谱
好的2-d光谱

 

 

但是20min之后的原始2-D光谱(还没有extract 1D的光谱)是这样的,

 
非常奇怪,只探测到一点点 Lya emission 周围的光谱。但是大于5000A的continuum一点都没探测到。这种S/N最多曝光的有效时间也就是5min。 只可能是源只有5min在slit里面,或者源在slit的边缘,大部分光都没进去。因为当时只有一个小时的观测时间,调整望远镜焦距,做主动光学调整主镜镜面已经用去了15分钟,只剩下不到半个小时,急得也想不出来是什么问题,就这样白上了一次山。

故障的排查:

这次上山,又重新做了20min这个源,结果发现和上个月一样的结果,因为这次有一个整晚的时间,又有老板跟着,有时间好好排查一下问题。最重把问题排查清楚了,原来是望远镜guiding出了问题,然后想办法在有问题的情况下仍然做了成功的曝光,虽然浪费了3个小时排查故障,也算没白上山,学到了很多应急的处理。下面来一步一步介绍具体的排查。

看到这里,大家可能会问两个问题:

(1). 给了坐标望远镜不就能准确的指到那里?
问题是在天文中,没有什么是准确的。比如SDSS的astrometry,一般是精确到0.1’’,当然,0.1’’比seeing小很多(MMT平均seeing 0.8’’),SDSS得astrometry已经足够精确了。但关键在于望远镜的指向(pointing)不是精确的,几十吨的东西,一天不矫正差个1’’很正常。所以给绝对的坐标是不够的,必须想办法把源放到slit里。

(2). 望远镜一定会有一个图像的monitor在控制室,可以帮助看源是否放在了slit里面。怎么会放到slit外面呢?
不错,确实有一个图像的monitor,对着你观测的field,从里面可以看到一些star,如果你的源很亮(r band亮于18等),天气好就可以在monitor看到,然后放到slit里面,没有难度。但是我们的源最亮的也有19.5等,在monitor里根本看不见。所以就要找所谓的offset star, 就是在暗源周围(一般3arcmin以内)找一个亮于18等(MMT是亮于18等)的亮源,然后把亮源先放到slit里,告诉望远镜SDSS catalog中这个亮源的坐标,这一步实际上调整了望远镜的指向。这一步做完了,望远镜指向就被认为是精确的了,然后再给源的坐标,这时候暗源就应该被放到slit里了,在观测上,这叫做blind offset。然后需要长时间曝光,这时候望远镜的guiding就起作用,一直按照暗源应该在天空中划过的轨迹走。

说到这里,大家不难想到,如果曝光之后发现源没在slit里,至少有两个原因:
(1). offset star没有选对

比如选了高速运动的星,SDSS做测光的时候跟现在这个星的位置已经不一样了。那么用原来SDSS给的坐标已经不是现在的坐标,当然是对望远镜造成了错误的指向矫正这个问题的解决有两个方面,第一个方面是大家注意选offset star的网站,有两个我经常用(a. http://skyserver.sdss3.org/dr8/en/tools/search/radial.asp, b. http://irsa.ipac.caltech.edu/applications/FinderChart/)。 a网站对每一个坐标的源都有一个描述,大家要选stationary,不要选moved。b网站有不同时期对所选源所在坐标的图像,如果一个最近几年的图像有,10年前的图像没有,就不要选这样的源。第二个方面要注意的就是一定要选多个源。我一个field一般选3–4个offset star,这样万一有一个offset star的选择出了问题,马上可以用剩下的做。用多个offset的好处还有就是可以检查调整后的望远镜指向。就是先把一个offset star放进去,然后在移到目标暗源之前,先移到别的offset star的坐标,看其是不是那个offset star就在中心,如果是,我们现在的望远镜指向和SDSS catalog就一致了,便可以放心的移到目标暗源,相信现在的望远镜指向。

(2). guiding出了问题
就是说源一开始确实正确的放到slit里了,而后来5分钟后,由于望远镜guiding的问题,望远镜跟不上源,或比源跑的快,源又从slit里跑出来了,由于源暗,即使出来在monitor里也看不到,你也就不知道它跑出来了。等到曝光结束才知道。这其实就是MMT我们这次观测发现的最近的问题。

出了这个问题,不可能说晚上这时间不要了,然后让工程师上来搞。我们这次采取的是每隔5分钟,暂停曝光,回到offset star, 看offset star现在在不在slit中央,微调望远镜,让offset star在slit中央,然后reset pointing, 再回到暗源。我们发现,MMT的guiding每5分钟会有0.2’’左右的误差。这就是说对于1’’ seeing来说,15min如果没有任何检查的话,本来放到slit中央的源就跑到slit边上了。

 

总结:

虽然这些小招都看似很简单,但是在紧张的观测中及时清晰的知道哪里是可能的问题,并且知道如何确定问题,排除问题,还是非常需要观测经验的。在这里费口舌说了这么多,就是希望大家能有个印象,有个感觉。到真正观测暗源的时候能够想到,(1). 准备一个field多个offset star,用多个offset star可以检查望远镜的pointing; (2). 选offset star要检查offset star不是moving star或变星(文中两个网站)(3). 考虑到望远镜guiding的问题以及如何处理guiding不好的时候该如何处理的小招。了解了这三点,就没白在这里得逼得 🙂

 

Last but not least, 一般大家非常注意听成功的经验,但是其实后来才发现,通向成功的路有很多,一个人一种方法。其实失败的经验是更重要的,因为导致失败的就那么几种原因。所以,善于从别人的失败中总结经验的,真正不愧为这个时代的智者。希望大家可以从本文中或多或少汲取一些有益的东西 🙂

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9 Replies to “MMT 1月29日和2月24日观测经历”

  1. 雪健

    Chrome 18.0.1025.39 MacIntosh

    蛮有意思的经历和经验!
    我现在人在 CfA(Harvard), 也考虑过申请MMT, 可惜自己做的比较偏长波段.
    倒是很希望能与对MMT感兴趣的同学合作!

  2. 一鸣

    Firefox 10.0.2 Ubuntu;

    赞,确实失败能教给人更多的东西。
    不做观测的问个外行的问题,如果有一个非常暗的源,(在5分钟曝光下S/N非常小)要做长时间曝光,比如1小时,按照5分钟0.2“的速度岂不是很快就跑掉了么?

    • Zheng Cai

      Firefox 3.6.18 MacIntosh

      是啊,你说的很正确,所以怎么办呢?就是在跑出去之前(5分钟)回到offset star,再把offset star放到slit里面去,re-set pointing, 再回到目标的暗源。也就是本文采用的方法。

  3. Jie

    MSIE 7.0 Windows XP

    Hi ZHENG同学你好,我是国台TAP项目的秘书马捷。项目想办一期newsletter,看了这篇经验介绍,请问有兴趣投稿吗?请随时联系我 132 6013 9764

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