AGA0414 High resolution spectroscopy: echelle Echelle spectrographs Applications. Prof. Jorge Meléndez
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- Valentina de Almada Ribas
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1 AGA0414 High resolution spectroscopy: echelle Echelle spectrographs Applications Prof. Jorge Meléndez 1
2 Para obter alta resolução espectral (alta dispersão) com uma rede : 1. Usar uma rede de maior resolução ou maior f COL 2. Trabalhar em altas ordens m echelle s 2
3 High resolution 1: redes de difração with Fenda rede Colimador many lines/mm + increase f COL Problem : small spectral coverage Roy & Clarke 3
4 High resolution 1: redes de difração com muitas linhas/mm Exemplo: espectrógrafo Coudé OPD (LNA) Å R (600nm) Comparação : Echelle HIRES cobertura 4000Å ou 40 X maior 4
5 High resolution 2: espectrógrafo tipo echelle Kitchin Rede de difração echelle Blazing angle is increased para otimizar a observação de ordens maiores (m ~ ) maior resolução Typical grating 31 lines/mm Problem : order overlapping? 5
6 Solução para mistura de ordens: cross disperser (pode ser um prisma ou uma rede) cross disperser (rede ou prisma) 6 CCD
7 Echelle spectrographs Cross disperser could be a grating or a prism. Serve para separar as ordens muito altas 7
8 Exemplo : HIRES spectrograph no KECK Cross disperser could be a grating or a prism. Serve para separar ordens muito altas. 8
9 Echelle orders 9
10 Echelle orders : extracted 10
11 Echelle orders : extracted 11
12 Echelle orders : extracted 12
13 13
14 14
15 Mike Spectrograph at 6,5m Magellan (Las Campanas) Blue Side Red Side effective focal ratio f/3.9 f/3.6 scale at CCD 8.2 pix/" (0.12"/pix) 7.5 pix/sec (0.13"/pix) Å/pixel (unbinned) ~0.02 ~0.05 detector 2048x4096 (15µm pix) 2048x4096 (15µm pix) gain ~0.47 e-/dn ~1.0 e-/dn Readnoise ~2 e-/pix ~3.5e-/pix Dark current ~5 DN/pix/hr ~2 DN/pix/hr CCD efficiency Q.E. Wavelength range* Å Å Resolution (0.35"slit) 83,000 65,000 Resolution (1.0" slit) 28,000 22,000 The tangent of the blazing angle = R#. Thus blazing angle for the R4 grating is 76 O Echelle grating R2.4 R2 Prism (cross-disperser) Fused Silica (2 prisms) PBM2 (1 prism) 15
16 Espectrógrafo MIKE tem 2 braços 16
17 Slits available at MIKE Aperture Pairs (separation 3"): x 0.35 (for focusing) x x x x x x x x x x x x x x x 2.00 Single Slits: x x x x x x
18 18
19 MIKE Blue ThAr calibration arc 19
20 Magellan ultra high precision study of solar twins -Magellan 6,5m Clay Telescope & MIKE spectrometer - R = S/N = 450 per pixel - coverage nm - Solar spectrum: Vesta - 3 nights of observations Observations of the solar twin 18 Sco BLUE frame RED frame 20
21 Magellan ultra high precision study of solar twins Observations of the solar twin 18 Sco BLUE frame 21
22 Magellan ultra high precision study of solar twins Observations of the solar twin 18 Sco RED frame 22
23 Example of MIKE spectra of solar twins (total spectral coverage 3350 A -1mm) Small part ( nm) of solar twin & Sun s spectra Meléndez et al
24 Planning observations with echelle spectrographs 1. Spectral coverage : quais as linhas importantes a detetar? 1 braço ou 2 braços? 2. Resolving power : suficiente para resolver as linhas de interesse? Se houver mais de 1 braço, verificar se o R é adequado em ambos 3. S/N : telescópio + instrumento são adequados? 24
25 High resolution spectroscopy of solar twins with the Keck telescope. Observation, undergrad research experience, publication, science popularization, and having a good time in Hawaii 25
26 26
27 WAIMEA KONA Mauna Kea HILO 27
28 CFHT Gemini N. U. Hawaii 2.2m UKIRT NASA IRTF Keck II Keck I Subaru 28
29 Keck headquarters WAIMEA KONA Mauna Kea HILO Gemini headquarters (bad side of Hawaii; chove muito) 29
30 30
31 Keck telescope 31
32 32 Jorge (right) & student Damian Fabbian (left) at the Keck prime focus cage
33 33
34 Sunset from Waikiki January
35 35
36 HIRES no Keck I Somente 1 braço : escolher HIRESb ou HIRESr 36
37 37
38 4096 pixels HIRES CCD data format Mosaico de 3 CCDs, cada um de 2048 x 4096 pixels (1 pixel = 15um) RED GREEN BLUE 6144 pixels 38
39 HIRES Echelle Format Simulator Cross disperser (XD) angle = 0,247 Echelle angle = 0,0 CCD 3 CCD 2 CCD 1 39
40 HD : a minha primeira gêmea solar 40
41 Header da imagem hires1851.fits INSTRUME= 'HIRES' UTC = '12:22:40.24' DATE-OBS= ' ' XDISPERS= 'RED ' XDANGL = DEC = '+58:29:19.4' EQUINOX = ' ' HA = '+22:37:54.36' RA = '11:21:28.26' ST = '09:59:45.87' AIRMASS = '1.33 ' UTC-END = '12:25:11.39' DATE-END= ' ' CCDPSIZE= '[1:2048,1:4096]' OUTDIR = '/s/sdata125/hires5/19jan2006' OUTFILE = 'hires ' FRAMENO = 1851 EXPTIME = 150 seconds OBSERVER= 'J. Melendez' OBJECT = 'hd 98618' DATE_BEG= ' T12:22:39' DATE_END= ' T12:25:09' MJD = ' ' DECKNAME= 'E4 ' (fenda 0,40 x 7,0 TARGNAME= 'HD 98618' define o poder resolvente) TELESCOP= 'Keck I ECHANGL = CCDGAIN = 'low ' FIL1NAME= 'kv389 ' 41
42 Decker name Resolving power vs. slit width f s HIRES spectrograph on the 10m Keck I telescope Length (") Width (") Resolution R (calculated) Resolution R (measured*) Resolution R (measured+) B ,000 67,000 66,400 B ,000 67,000 66,400 B ,000 67,000 66,400 B ,000 67,000 66,400 B ,000 49,000 50,000 C ,000 49,000 50,000 C ,000 49,000 50,000 C ,000 49,000 50,000 C ,000 37,000 37,500 C ,000 37,000 37,500 D ,000 37,000 37,500 D ,000 37,000 37,500 D ,000 24,000 24,700 D ,000 24,000 24,700 D pinhole E ,000 84,000 86,600 E ,000 84,000 86,600 E ,000 84,000 86,600 E E ,000 52,000 52,000 DECKER serve para fixar o comprimento da fenda ou comprimento e largura. No ultimo caso reemplaza a fenda * Using UV cross-disperser. Average of 5 Th/Ar lines near 4100 A. + Using Red cross-disperser. Average of 4 Th/Ar lines near 5240 A. Segundo minhas medições R ~
43 Identifiers (16): HD HIP
44 We are adopting V = 7,646, but this is in the Johnson system. Be careful! What we need are AB magnitudes, i.e., U AB,B AB,V AB, R AB, etc 44
45 S/N (per pixel) V = 7,646 slit = 0,4 seeing 0,6 exptime = 150 s V 45
46 To do it properly magnitudes should be in the AB system V(AB) = V (+/ ) B(AB) = B (+/ ) Rc(AB) = Rc (+/ ) Ic(AB) = Ic (+/ ) V(AB) = B(AB) = Rc(AB) = Ic(AB) = HD HIP
47 B R V Here we are using AB magnitudes for HD
48 Header da imagem hires1851.fits INSTRUME= 'HIRES' UTC = '12:22:40.24' DATE-OBS= ' ' XDISPERS= 'RED ' XDANGL = DEC = '+58:29:19.4' EQUINOX = ' ' HA = '+22:37:54.36' RA = '11:21:28.26' ST = '09:59:45.87' AIRMASS = '1.33 ' UTC-END = '12:25:11.39' DATE-END= ' ' CCDPSIZE= '[1:2048,1:4096]' OUTDIR = '/s/sdata125/hires5/19jan2006' OUTFILE = 'hires ' FRAMENO = 1851 EXPTIME = 150 seconds OBSERVER= 'J. Melendez' OBJECT = 'hd 98618' DATE_BEG= ' T12:22:39' DATE_END= ' T12:25:09' MJD = ' ' DECKNAME= 'E4 ' (fenda 0,40 x 7,0 TARGNAME= 'HD 98618' define o poder resolvente) TELESCOP= 'Keck I ECHANGL = CCDGAIN = 'low ' FIL1NAME= 'kv389 ' 48
49 É possível observar H e K (394 nm) e ao mesmo tempo o tripleto de oxigênio em 777 nm e o dubleto de Al em 784 nm? 49
50 HIRES mosaic for solar twin HD Second order (cross-disperser grating) contamination 50
51 Contamination by second order 51
52 CCD 1 (faltam algumas ordens) MAKEE hires pipeline (redução automática) Wavelength (A) 52
53 CCD 2 MAKEE hires pipeline (redução automática) Wavelength (A) 53
54 CCD 3 MAKEE hires pipeline (redução automática) Esta ordem tem muito pouca contaminação Últimas 3 ordens ligeiramente contaminadas! Wavelength (A) 54
55 Header da imagem hires1851.fits INSTRUME= 'HIRES' UTC = '12:22:40.24' DATE-OBS= ' ' UTC-END = '12:25:11.39' DATE-END= ' ' CCDPSIZE= '[1:2048,1:4096]' XDISPERS= 'RED ' OUTDIR = '/s/sdata125/hires5/19jan2006' XDANGL = OUTFILE = 'hires ' DEC = '+58:29:19.4' FRAMENO = 1851 EQUINOX = ' ' EXPTIME = 150 seconds HA = '+22:37:54.36' OBSERVER= 'J. Melendez' RA = '11:21:28.26' OBJECT = 'hd 98618' ST = '09:59:45.87' DATE_BEG= ' T12:22:39' AIRMASS = '1.33 ' DATE_END= ' T12:25:09' MJD = ' ' DECKNAME= 'E4 ' (fenda 0,40 x 7,0 define o poder resolvente) TARGNAME= 'HD 98618' ECHANGL = TELESCOP= 'Keck I FIL1NAME= 'kv389 ' CCDGAIN = 'low ' 55
56 Stromlo Summer Scholar (Iniciação C.) Katie Dodds Eden 56
57 Observações feitas em 2006 January 20!!! 57
58 Iniciação (Summer Scholar): gêmeas solares Mestrado de 1 ano (Honours): teoria MOND (alternativa a matéria escura) 58 Doutorado na Alemanha (observacional, centro Galáctico)
59 HD 98618: Destaque na imprensa
60 Radial velocity and planets 60
61 Planeta em torno de HD
62 Dois planetas around Ups And 62
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