Manual de usuario - Observatorio Astronómico Nacional de San
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1. Move Telescope Type of Exposure Roi to Center Roll to Roi2 Object Do stadistic Others Dai Do Dark substract Esad SheevaPlug _ Generate Log PDF Work Directory and filename Polima2 R Directory home observa imagenes Mesa Lineal Last Image image fit Base Name spm Header Fits Comment System Messages Mensajes Progreso 0 info Work Size 2048 2048 a Mesa Angular HOME POLIMA2 INIT eres POLIMA2 Filtros Init Usando archivo de filtros home colorado polima2 fli cfg 90 000 Pos 91 9995 POLIMA2 Polarizador Init POLIMA2 Mesa Lineal Init tooo POLIMA2 INIT ENDED v Figura 3 Interfaz de POLIMA 2 El control de movimientos de polima 2 se encuentra en la parte inferior derecha de la ventana de control de los CCDs del OAN SPM Esta regi n estar presente cuando se seleccione POLIMA 2 en la ventana inicial El filtro a utilizar se introduce en el campo del bot n Filters en la ventana de control del CCD Los campos de control de la interfaz de polima 2 se encuentran en la esquina inferior derecha de la interfaz gr fica donde se pueden controlar los movimientos de la Mesa Lineal y la Mesa Angular La Mesa Lineal introduce y saca del eje ptico del telescopio a la mesa de rotaci n de la placa retardadora Mesa Angular y a la placa de Savart La Mesa Angular determina el angulo de posicion de la placa retardadora de m2. 2 para el telescopio de 84 cm del OAN SPM Este manual est organizado de la siguiente manera en la secci n 2 se presenta el dise o del instrumento en la secci n 3 la interfaz gr fica del usuario en la secci n 4 se presenta el programa de reducci n de datos en la secci n 5 se presenta la calibraci n del instrumento y por ltimo en la secci n 6 se presentan las conclusiones de este trabajo 2 DISE O DEL INSTRUMENTO La Figura 1 muestra el diagrama de la configuraci n ptica del sistema El analizador de polarizaci n lineal est formado por una placa de Savart SP antecedida por una placa retardadora de media longitud de onda HWP por sus siglas en ingles de Half Wave Plate La HWP est montada en una mesa rotatoria que permite su rotaci n respecto a la SP El sistema que contiene la PS y la HWP puede ser retirado del camino ptico para realizar imagen directa con los filtros 1 15 Telescope Beam TELESCOPIO MS HALF WAVE S PLATE E SA VA RT PLATE MONTURA MECANICA FILTRO Figura 1 Diagrama esquem tico de los elementos pticos en el polar metro de doble haz POLIMA 2 Publicaciones T cnicas IAUNAM 2 RT 2015 XX D Hiriart et al 3 INTERFAZ GR FICA DE USUARIO Una vez instalado el sistema como se indica en el Manual de Instalaci n de polima 2 1 y despu s de haber sido encendido el sistema como ah se indica realizar lo siguiente 1 Desde la pantalla Desktop de la computadora Grulla d
3. ptica de polima 2 y la c mara FLI La mayor parte de esta polarizaci n sistem tica se estima que proviene de la contribuci n de la reflexi n no sim trica en los espejos del telescopio tal vez producido por la inhomogenidad en la capa de aluminio Estos efectos de polarizaci n instrumental deber n ser estudiados con m s detalle en el futuro aunque el plano focal del Cassegrain del telescopio de 0 84m del OAN SPM no tiene manera de ser rotado Si esto fuese posible se podr a investigar un poco m s cualquier se al de error de polarizaci n residual introducida por los espejos primarios y secundarios del telescopio as como por el mismo instrumento 6 Tabla 2 Estrellas est ndar no polarizadas con valores reportados en la literatura y valores observados Nombre AR 2000 DEC 2000 V mag Lit P Lit O Obs Obs O AP El p G191B2B__ 05 05 30 61 52 49 51 9 147 65 38 66 HD64299 07 52 25 51 23 17 46 8 BD 284211 54 22 Publicaciones T cnicas IAUNAM 10 RT 2015 XX D Hiriart et al Nuestras observaciones de la estrella est ndar no polarizada una vez corregido los errores sistem ticos resultan en un porcentaje de polarizaci n medido de 0 06 0 03 consistente con un resultado cero e indicativo de un incremento no sistem tico en la polarizaci n debido a la ptica Notese que los errores dados aqu corresponden s lo al ruido 10 de Poisson 5 2 Estrellas est ndar polarizadas La info
4. Instituto de Astronom a UNAM Publicaciones T cnicas Aceptaci n Xx xX XXXX Recepci n XX XX XXXX Manual de Usuario MU aaaa nn Manual de Usuario de Polima z David Hiriart Elisa iguez Jorge Valdez Enrique Colorado Manuel N ez Joel Castro Benjam n Garc a Benjam n Martinez Gerardo Guisa Jose Luis Ochoa Instituto de Astronom a Universidad Nacional Aut noma de M xico Km 103 Carretera Tijuana Ensenada Ensenada B C M xico RESUMEN Este documento presenta el manual de operaci n del polar metro ptico de doble haz polima 2 que se utiliza en el telescopio de 0 84m del Observatorio Astron mico Nacional en la Sierra de San Pedro M rtir OAN SPM Se explica la interfaz gr fica de usuario para polima 2 Se Contenido INTRODUCI N DISE O DEL INSTRUMENTO INTERFAZ GR FICA DE USUARIO 1 2 3 4 PROGRAMA DE REDUCCI N DE DATOS 6 CONCLUSIONES 7 REFERENCIAS presentan las caracter sticas t cnicas del instrumento y los resultados obtenidos en la calibraci n del instrumento Asimismo se muestra los mandos para crear scripts para un manejo m s eficiente de la c mara D Hiriart et al 1 INTRODUCI N Este manual presenta el modo de operar el polar metro ptico de doble haz polima
5. Universidad Nacional Aut noma de M xico 3 Estandar POLIMA pipeline data reduction for point like sources D Hiriart amp Enrique Colorado Manual de Usuario MU 2012 01 IAUNAM 4 Elisa Esther iguez Gar n 2014 Polima 2 Polar metro ptico de Doble Haz para el OAN SPM Tesis Maestr a en Ciencias Astrof sica Universidad Nacional Aut noma de M xico M xico 5 Secmidt G D Elston R Lupie O L 1992 AJ 104 1563 6 Massiero J Hodapp K Harrington D amp Lin H 2007 PASP 119 1126 Publicaciones T cnicas IAUNAM 12 RT 2015 XX
6. e cirrus leves luna en cuarto creciente a partir de medianoche Se tuvo viento de 20 30 km h SW desde el 12 al 13 de marzo con algunas r fagas hasta de 60 km h Cuando el valor del flujo determinado por la utiler a Flux del haz total considerando ambos estados ortogonales de polarizaci n es 1 2x10 cuentas se tendr un ruido 10 de Poisson de 0 09 Este nivel de flujo puede lograrse para V 1 79 mag en 70s o bien 360 s para un V 12 9 mag En t rminos de l mites m nimos polima 2 puede llegar a este flujo para V 14 9 mag en 45 minutos de tiempo de exposici n Una vez que los flujos de las cuatro im genes requeridas para determinar a polarizaci n lineal son combinados polima 2 puede medir porcentajes de polarizaci n con un error de ruido de fotones de 0 03 en una medida individual Con m ltiples conjuntos de observaciones es posible medir errores de Poisson de hasta o0 015 para las estrellas est ndar indicadas 5 1 Estrellas est ndar no polarizadas La informaci n de las estrellas est ndar no polarizadas as como los valores reportados en la literatura y observados corregidos por la polarizaci n instrumental para el porcentaje de polarizaci n Pol y el ngulo de polarizaci n 8 se presentan en la Tabla 2 La medici n de las tres estrellas est ndar con nuestro instrumento da un valor para la polarizaci n instrumental sistem tica de 0 42 0 22 considerando el instrumento conformado por el telescopio la
7. e flujo en una regi n cuadrangular de lado Box Size dentro de la imagen desplegada en la ventana del dsg Primero se marca una regi n en la imagen utilizando el rat n el centro de dicha region indicar el centro de una caja cuadrada cuya longitud de sus lados en pixeles estar indicada en la ventana Box Size y puede ser modificado por el usuario El valor por omisi n es de 50 pixeles Al presionar el bot n Flux aparecer n en la ventana inmediatamente a la derecha de este bot n la suma de las cuentas de cada pixel dentro de la caja cuadrada de lado Box Size En la ventana inmediata inferior se indicar n la estad stica de las cuentas indicando su valor medio mean y su desviaci n est ndar std de las cuentas de los pixeles dentro de la caja Por ltimo en la ventana inferior aparecer n el valor m ximo Max y minimo Min de de las cuentas encontradas en la caja Flux Box Siz a 70 6 106 431L 0 mean 1259 5 std 296 2 Min 1096 Max 401 1 Figura 4 Ventana de la utiler a Flux Publicaciones T cnicas IAUNAM 5 RT 2015 XX D Hiriart et al 3 4 Uso de Macros en POLIMA 2 En polima 2 se pueden utilizar los macros de la c mara FLI como se indica en la Ap ndice A del Manual de Usuario de la Camara FLI 2 Adem s de los macros presentados ah existe un nuevo macro que permite sacar y poner el polarizador del eje ptico del telescopio ver tabla 1 Tabla 1 Macro de control de la mesa lineal para poli
8. edia longitud de onda con respecto a la placa de Savart El resto de los campos de la interfaz gr fica tienen las mismas funciones que los indicados en el Manual de Usuario de la C mara FLI 2 A continuaci n explicamos el campo de la interfaz grafica de usuario que corresponde polima 2 D Publicaciones T cnicas IAUNAM RT 2015 XX D Hiriart et al 3 1 Mesa Lineal Polarizador In Out Este bot n permite remover el analizador de polarizaci n del eje ptico del telescopio Cuando se encuentra afuera Out se deshabilitan las funciones en el campo de la Mesa Angular para mover el ngulo de la placa retardadora Los movimientos adentro afuera In Out requieren del orden de unos segundos para ejecutarse Home Inicializa el carro de la mesa lineal posicion ndola en el origen posici n inicial Este comando toma varios segundos para ejecutarse 3 2 Mesa Angular Move Rota la placa retardadora a un ngulo en el intervalo entre 0 0000 y 359 9999 grados descrito en la ventana adjunta respecto a la posici n de inicializado El posicionado se logra a 0 0001 grados El valor deseado se introduce en el campo a la derecha del bot n La posici n de la placa retardadora se muestra en el campo junto Home Inicializa la rueda de la placa retardadora posicion ndola en el ngulo de 0 0000 0 0001grados 3 3 Utileria Flux Dando el comando Crtl P se abrir una ventana ver Figura 4 que permitir realizar mediciones d
9. el telescopio de 84 cm la interfaz de usuario se inicia seleccionando el icono respectivo de Polima 2 Esto abrir el portal de los CCDs del OAN que se muestra en la Figura 2 Una vez en este portal en el campo CCD Type seleccionar Finger Lakes Inst FLI seleccione el instrumento polima 2 en la ventana Instrument elegir telescopio 0 84m en Telescope dar el nombre del observador en Observer Name por ltimo dar Continue DU N Los valores de estos par metros ser n guardados en los encabezados de los archivos de las im genes adquiridas Adem s se iniciar la ventana de interfaz gr fica para el control de la c mara FLI y de polima 2 ver Figura 3 Mi E oan_ccds py 4 Ypa CCD Type Finger Lakes Inst FLI fli lt gt Instrument polarimetro ze polarimetro Telescope Telescope ae Ensenada Observer Name Observers Unknown Continue Figura 2 Portada inicial del programa de control de las c maras tipo CCD del OAN Publicaciones T cnicas IAUNAM 3 RT 2015 XX D Hiriart et al 00 fli A OAN UNAM v4 5 By E Colorado AO FLI CAMERA Ey nomwunam A emo CCD Type CCD Temp Objects and Filters fli Image Size Xorg 0 xsize 2048 n Filters Y Vacio Yorg 0 Ysize 2048 x 3 E 2 Channel Tma 2Mhz 1Chan v ian E oren l moro X Binning 1 Ly Y Binning 1 v a E ol y A Object W O
10. l cielo BCKGND c rculo rojo utilizadas en el programa de reducci n de datos estandar2 En la imagen se muestran tambi n las estrellas est ndar de fotometr a C C1 C2 y C4 El binning de la imagen es de 2x2 La polarizaci n fraccional para los estados Q y U se calcula utilizando las ecuaciones 6 q q14 0Q2 Z 1 gar Soz2p Soin o 22m y e A 11412 2 Smpt Suz Sum Sun donde es la se al en una imagen y los sub ndices p y n se refieren a las im genes positivas norte y negativa sur respectivamente La fracci n de polarizaci n q y u son equivalentes a Q I e U I respectivamente sin suponer que el seeing o la extinci n son constantes entre las im genes Usando este m todo de reducci n los efectos de campo plano son cancelados suponiendo que la posici n de la imagen no cambia significativamente entre im genes tomadas a los diferentes ngulos de la placa retardadora y as los campos planos en digamos Q p y Q2p son los mismos Publicaciones T cnicas IAUNAM 9 RT 2015 XX D Hiriart et al 5 CALIBRACI N POLARIM TRICA La calibraci n de POLIMA 2 se realiz observando estrellas est ndar no polarizadas y polarizadas Observamos dos estrellas est ndar no polarizadas y dos polarizadas a niveles de 0 06 y 4 3 respectivamente en el filtro V Las observaciones se realizaron en el telescopio de 84 cm del OAN SPM en las noches del 12 al 15 de marzo de 2015 Durante estas noches el cielo con presencia d
11. larizaci n para fuentes de V 11 8 mag con un tiempo de exposici n de 70 s con una precisi n de 0 03 de un conjunto de cuatro observaciones necesarias para obtener los par metros de Stokes lineales Este nivel puede ser alcanzado para V 12 9 mag en 360 s hasta un l mite de de V 14 9 mag para 45 minutos de exposici n Estas mediciones son independientes de las im genes de campo plano seeing o efectos de extinci n de la atm sfera Un estimado de la polarizaci n sistem tica producida por el instrumento m s los espejos del telescopio pone los errores a 0 41 0 03 El ngulo del instrumento cuando se monta al telescopio en la forma en que se indica en el manual de intalacion es de 90 02 Publicaciones T cnicas IAUNAM 11 RT 2015 XX D Hiriart et al AGRADECIMIENTOS La construcci n de polima 2 fue posible gracias al convenio de colaboraci n espec fico entre la UNAM y la Universidad Iberoamericana firmado el 15 de octubre de 2012 Este trabajo se realiz con el apoyo financiero del CONACyT a trav s de los proyectos 106719 7 REFERENCIAS 1 D Hiriart J M N ez B Garc a y E Colorado 2015 Manual de instalaci n de Polima 2 Enviado a las publicaciones t cnicas del IAUNAM 2 Manual de Usuario de la C mara FLI David Hiriart Enrique Colorado Francisco Lazo Jorge Valdez Gerardo Guisa Benjam n Garc a Benjam n Mart nez y Jos Luis Ochoa 2012 MU 2012 02 Instituto de Astronom a
12. las de la PSF La se al de las im genes cae a un nivel comparable al ruido de fondo antes de llegar a los l mites de la caja de integraci n del haz ortogonal significando que la contaminaci n cruzada entre los haces es un error sistem tico insignificante Este efecto depender del enfoque del telescopio y del seeing durante las observaciones por lo que se recomienda utilizar el mejor enfoque posible del telescopio Publicaciones T cnicas IAUNAM 7 RT 2015 XX D Hiriart et al Figura 6 Mismo que la Figura 5 pero aumentada para mostar al detalle las orillas de las alas El binning del CCD fue 2x2 La ubicaci n de las regiones usados para los c lculos de la polarizaci n se muestran en la Figura 7 para la imagen del blazar po735 El nivel del fondo del cielo BCKGND es determinado tomando la mediana de una caja de 6o x 6o pixeles en la direcci n opuesta a la del haz polarizado ortogonal del sur Q1N y a una distancia de 40 pixeles arriba de la imagen m s al norte Q1P Si la ubicaci n de esta caja no es apropiada puede moverse a otro lugar utilizando el rat n mientras se mantiene oprimido el bot n derecho del mismo Publicaciones T cnicas IAUNAM 8 RT 2015 XX D Hiriart et al 500 1000 1500 2000 2500 Figura 7 Acercamiento a la regi n central de la imagen Ol del blazar p0735 mostrando la apertura m s al Norte del objeto OIP c rculo azul la apertura m s al Sur OIN c rculo amarillo y la apertura de
13. ma 2 Macro Argumentos Descripci n Notas X donde x 0 polarizador x 1 imagen directa Cuando x 1 se remueve el polarizador del camino ptico cuando se quiere hacer imagen directa con polima 2 En el caso de polima 2 el ngulo utilizado en el macro POLARIZADOR corresponder al ngulo de la placa retardadora de media longitud de onda con respecto a la placa de Savart 3 5 Final de la Noche Al terminar la noche durante la temporada de observaci n el observador deber dejar encendidos tanto la c mara como su sistema de enfriamiento Al final de la temporada el personal t cnico proceder al apagado del sistema 4 PROGRAMA DE REDUCCI N DE DATOS El an lisis de los datos de polima 2 se realiza utilizando el programa de reducci n estandar2 escrito especificamente para reducir sus datos Este programa est escrito en lenguaje de programaci n C y utiliza el mismo esquema que el programa estandar desarrollado para POLIMA 3 Las cuatro im genes llamadas Q1 Q2 U1 y U2 corresponden a rotaciones de la placa retardadora de media longitud de onda a ngulos de o 22 5 45 0 y 67 5 respectivamente relativos a la orientaci n de la placa de Savart En la imagen desplegada el usuario selecciona con el bot n izquiero del rat n la imagen m s al norte del objeto de estudio El programa centra la apertura para la fotometr a en esa imagen del objeto substrae la imagen de corriente oscura con el mismo tiemp
14. o de exposici n y suma la se al de flujo dentro de una caja de 32 x 32 pixeles centrada en el objeto Esto resulta en una caja de 7 9 segundos de arco por lado para el telescopio de 84cm y la c mara FLI con un binning de 1x1 1 Pixel 0 246 segundos de arco la cual encierra el radio de 130 de la funci n de dispersi n de punto o PSF por sus siglas en ingl s Point Spread Function del seeing promedio del telescopio de 84cm que es de alrededor de 1 3 segundos de arco Publicaciones T cnicas IAUNAM 6 RT 2015 XX D Hiriart et al La caja alrededor del haz ortogonal empieza a un radio de 170 lo que significa que la contaminaci n cruzada de la se al de un haz por el haz ortogonal es m nima La Figura 5 muestra una comparaci n entre los datos muestreados l nea solida verde el mejor ajuste a una PSF gaussiana bidimensional l nea de guiones magenta y los l mites de una caja de 20 x 20 pixeles l nea punteada negra para un binning de 2x2 ounts x10 000 m et 20 0 20 40 Pixe Figura 5 Imagen t pica para el objeto al norte centrado en el pixel 0 con su componente polarizada ortogalmente localizada en el pixel 21 La l nea s lida verde muestra los datos la l nea de guiones magenta el mejor ajuste a un modelo gaussiano Las l neas de puntos verticales indican los l mites de las regiones donde los flujos son sumados El binning del CCD fue 2x2 En la Figura 6 se muestra un acercamiento de las a
15. rmaci n de nuestros objetos de estudio as como los valores reportados en la literatura y observados para el porcentaje de polarizaci n Pol y el ngulo de polarizaci n 0 est n dados en la Tabla 3 para las estrellas est ndar polarizadas En dicha tabla se presentan tambi n la diferencia A0 entre los valores observados y los reportados en la literatura para el ngulo de polarizaci n Tabla 3 Estrellas est ndar polarizadas con valores reportados en la literatura y valores observados Nombre AR 2000 DEC 2000 Lit P Lit O Obs P Obs O mag dl e zi Mea aa A 5 663 0 021 54 E u 5 713 0 021 143 79 0 31 88 82 0 31 ViCyg 12 8 947 0 088 8 162 0 088 93 99 0 38 BD64106 00 57 36 7 04 51 27 5 687 0 037 e on 5 731 0 037 5 63 0 018 Basado en nuestras observaciones de las dos estrellas est ndar polarizadas encontramos que un offset en la alineaci n angular de la ptica del instrumento de 91 4 0 3 en la direcci n positiva al Este del Norte Este offset deber ser sustra do de todas las mediciones del angulo del vector el ctrico antes de su an lisis 6 CONCLUSIONES Polima 2 es un polar metro ptico de doble haz optimizado para el estudio de fuentes puntuales Est disponible para su uso en el telescopio de 84cm del OAN SPM utilizando la c mara ProLine PL3o41 UV de 2048 x 2048 pixeles de Finger Lakes Instrumentation C mara FLD Encontramos que polima 2 es capaz de medir un porcentaje de po
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