The Gemini Multi-Object Spectrograph GMOS

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1 The Gemini Multi-Object Spectrograph GMOS Visão geral Componentes Imageamento Modos espectroscópicos o Fenda longa, MOS, IFU o Nod & Shuffle (fenda longa, MOS, IFU) Observando com o GMOS Informações importantes Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 1

2 Gemini Multi-Object Spectrograph GMOS Norte GMOS Sul - GMOS-N Instrument Scientist - Kathy Roth - GMOS-S Instrument scientist - Rodrigo Carrasco Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 2

3 GMOS Primeiro instrumento do Gemini (N and S) Região espectral útil: 360nm nm ( 400nm) Modos de observação Imageamento direto (5.5 x 5.5 ) Espectroscopia: fenda longa, MOS, IFU (N & S) Ruído de leitura e amostragem variáveis Detetores: três 2048x4608 E2V (formerly EEV) chips (6144 x4608 pixels) µm Escala de placa /pix (GMOS-N), /pix (GMOS-S) Ruído dominado pelo céu: > 95% dos programas requerem céu escuro ou cinzento. Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 3

4 GMOS - Uma imagem Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 4

5 GMOS Estrutura mecânica Filtros Colimador Redes CCDs Cassettes Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 5

6 Componentes: filtros Sloan: u, g, r, i, z Banda larga: GG455, OG515, RG610, RG780 Outros filtros: CaT. Ha, HaC, OIII, OIIIC, SII (os três últimos serão comissionados no Norte este ano) 2 Rodas de filtros com espaço para 11 filtros cada Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 6

7 Componentes: filtros Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 7

8 Componentes: Máscaras Fenda longa: padrão Larguras de 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2 e 5 Fendas para N&S: 0.5, 0.75, 1, 1.5 and 2. Comprimento: 108 (1/3 do CCD na direção y). Multi-object spectroscopy (MOS) Máscaras podem ser elaboradas com base em imageamento com GMOS (melhor) ou outros instrumentos (limitado) Largura de fenda 0.5 ou maior Desenho de máscara baseado no gmmps, fornecido pelo Gemini Nod & shuffle: Fenda longa e MOS, para melhor subtração do céu (IFU somente no GMOS-S) 3 cassettes suportam 18 máscaras, incluindo IFU Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 8

9 GMOS: MOS B600, 525nm Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 9

10 GMOS: MOS Mask design Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 10

11 Nod & Shuffle Método transcende design original do GMOS Subtração precisa das linhas de emissão telúrica. Técnica importada do infravermelho Diferença: detetor não é lido após cada deslocamento do telescópio A imagem resultante contém dois espectros observados em cada fenda da máscara Os espectros são armazenados em diferentes partes do CCD, sendo registrados pelo mesmo número de pixels e passando por exatamente o mesmo caminho óptico Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 11

12 O Que é o Nod & Shuffle? Nod: Movimento do telescópio no céu, frequentemente na direção da fenda Shuffle: Deslocamento da carga no detetor, frequentemente na direção vertical

13 Nod & Shuffle Cuillandre, J.C. et al. 1994, A&A 281, 603; Sembach, K. and Tonry, J.L. 1996, AJ 112, 797; Glazebrook, K. and Bland-Hawthorn, J. 2001, PASP, 113: 197 Uma versão óptica de uma prática comum no IR Tempos de exposição curtos devido à variação temporal das linhas de céu Move o telescópio ao longo da fenda e subtrai as exposições subsequentes Ao contrário do IV, CCDs não podem ser lidos tão rapidamente, ou tão frequentemente, devido ao ruído de leitura. Franjas no vermelho distante N&S ao invés de várias leituras sucessivas do CCD Expõe na posição A Move o tel. Para a posição B e desloca eletrônicamente a carga detectado na posição A para uma parte não exposta do CCD, armazenando informação enquanto executa a exposição na posição B Volta para a posição A e traz a carga de volta para a posição anterior, recomeçando a exposição na posição A Itera Overhead maior, 10-20% Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 13

14 Subtração do fundo de céu - Demonstração A B A B Itera... Tipicamente A=60s/15 cy: 1800s exposure Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 14

15 Resíduos menores Melhoria para objetos débeis em comprimentos De onda maiores que ~ 770 nm. QuickTime and a TIFF (Uncompressed) decompressor are needed to see this picture. Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 15

16 GMOS components: gratings Grating Rul. Dens. Line/mm Blaze wave. [Angstroms] R Coverage [Angstroms] Dispersion [Angs/pix] B R B R R R Grating turret support only 3 gratings + mirror Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 16

17 Componentes: IFU IFU: Espectroscopia de campos resolvidos espacialmente: em mode de duas fendas, campo de 5"x7", fenda única: 5"x3.5" fibras. Lenslets hexagonais. Cobertura: nm. Dois campos separados por 1 arcmin. Alvo 5 x7 (1000 lenslet). Céu 5 x3.5 (500 lenslet). GMOS-S IFU: N&S capabilities: FOV: 5 x5. Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 17

18 Componentes: IFU Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 18

19 Componentes: IFU Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 19

20 GMOS setup e overheads Conselho válido para todos os instrumentos: Escreva uma justificativa científica convincente Calcule o tempo de exposição necessário para atingir os objetivos científicos Inclua o setup time (movimento do telescópio e outros overheads) Tempo de leitura - varia com instrumento e configuração GMOS: tempo para mudar filtros, redes e máscaras Tempo para aplicar pequenos deslocamentos no céu (offsets) Estas informaçoes estão disponíveis na home page do Gemini, assim como no OT. Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 20

21 Observando com o GMOS Imageamento: Definir filtros, padrão do mosaico, e deslocamentos Deslocamentos tem de ser grandes o suficiente para corrigir para os gaps entre CCDs Bias e flats de céu sáo considerados baseline calibrations e não devem ser incluídos no programa Espectroscopia (fenda longa, MOS and IFU): Acquisição Exposições científicas Incluem GCAL flat (Nighttime Partner calibration) Lâmpadas de calibração são opcionais portanto pagos pelo programa se incluídos na sequência noturna (caso contrário, calibração diurna, grátis) Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 21

22 Observando com o GMOS IFU: Lâmpadas - incluir na sequência noturna Deslocamento em lâmbda, para evitar perda de informação devido aos gaps Calibrações diúrnas (grátis) Bias, CuAr, flats de céu (imageamento) Calibrações noturnas, pagas pelo país-membro GCAL flat: incluído na sequência noturna Padrões espectrofotométricas (calibração relativa) - requer uma sequência de aquisição, devem ser incluídas no programa MOS: 3 lambdas cetrais para cobrir toda a região espectral requerida. Calibrações noturnas pagas pelo programa: padrões telúricas, de largura equivalente, e v.r. Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 22

23 Franjas nas bandas i e z At 900nm - fringing amplitude is 76%.!!! Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 23

24 Franjas nas bandas i e z At 900nm - fringing amplitude is 76%.!!! Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 24

25 Informações Importantes Variações no nível do bias GMOS-N: 2-6 ADU Varia com CCD GMOS-S : 2-6 ADU Os três CCDs variam da mesma forma Refração diferencial Afetam observações no azul (u, g, B600, B1200) a grandes massas de ar Afetam: Qualidade das imagens em boas condições de seeing Espectroscopia no azul em geral Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 25

26 Refração Diferencial: Banda i Modelo para banda i, seeing 0.3 arcsec Massa de ar 1.05 Massa de ar 1.5 Massa de ar 2.0 Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 26

27 Refração Diferencial: Banda g Modelo para banda g, seeing 0.3 arcsec Massa de ar 1.05 Massa de ar 1.5 Massa de ar 2.0 Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 27

28 Refração Diferencial: Espectroscopia Observação executada com fenda quase alinhada com ângulo paralático a alta massa de ar Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 28

29 Refração Diferencial: Espectroscopia Observação executada com fenda nao alinhada ao ângulo paralático a massa de ar um pouco mais baixa Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 29

30 Refração Diferencial: Espectroscopia Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 30