the gemini multi-object spectrograph gmos · move o telescópio ao longo da fenda e subtrai as...

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Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 1 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

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Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 11

The Gemini Multi-Object SpectrographGMOS

Visão geralComponentes� Imageamento� Modos espectroscópicos

o Fenda longa, MOS, IFU

o Nod & Shuffle (fenda longa, MOS, IFU)

Observando com o GMOSInformações importantes

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 22

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 33

GMOS

Primeiro instrumento do Gemini (N and S)Região espectral útil: 360nm - 1000nm (≥ 400nm)Modos de observação� Imageamento direto (5.5’ x 5.5’)� Espectroscopia: fenda longa, MOS, IFU (N & S)� Ruído de leitura e amostragem variáveisDetetores: três 2048x4608 E2V (formerly EEV) chips (6144 x4608 pixels) - 13.5µm� Escala de placa 0.0727”/pix (GMOS-N), 0.073”/pix (GMOS-S)

Ruído dominado pelo céu: > 95% dos programas requerem céu escuro ou cinzento.

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GMOS - Uma imagem

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GMOS – Estrutura mecânica

Filtros

Redes CCDs

Cassettes

Colimador

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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

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Componentes: filtros

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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

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GMOS: MOS

B600, 525nm

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 1010

GMOS: MOSMask design

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Nod & Shuffle

Método transcende design original do GMOSSubtração 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 máscaraOs espectros são armazenados em diferentes partes do CCD, sendo registrados pelo mesmo número de pixels e passando por exatamente o mesmo caminho óptico

Nod: Movimento do telescópio no céu, frequentemente na direção da fenda

Shuffle: Deslocamento da carga no detetor, frequentemente na direção vertical

O Que é o Nod & Shuffle ?

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Nod & Shuffle

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%

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

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Subtração do fundo de céu - Demonstração

A

B

A−B

Tipicamente A=60s/15 cy: 1800s exposure

Itera...

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 15

Resíduos menores

QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressor

are needed to see this picture.

Melhoria para objetos débeis em comprimentosDe onda maiores que ~ 770 nm.

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 1616

GMOS components: gratings

Grating Rul. Dens. Line/mm

Blaze wave. [Angstroms]

R Coverage [Angstroms]

Dispersion [Angs/pix]

B1200 1200 4630 3744 1430 0.23

R831 831 7570 4396 2070 0.34

B600 600 4610 1688 2760 0.45

R600 600 9260 3744 2860 0.47

R400 400 7640 1918 4160 0.67

R150 150 7170 631 10710 1.74

Grating turret support only 3 gratings + mirror

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 1717

IFU: Espectroscopia de campos resolvidos espacialmente: em mode de duas fendas, campo de5"x7", fenda única: 5"x3.5".1500 fibras. Lenslets hexagonais.Cobertura: 400-1100 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”.

Componentes: IFU

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 1818

Componentes: IFU

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 1919

Componentes: IFU

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 2020

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.

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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 2222

Observando com o GMOS

� IFU: Lâmpadas - incluir na sequência noturnaDeslocamento em lâmbda, para evitar perda de informação devido aos gapsCalibrações 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 2323

At 900nm - fringing amplitude is 76%.!!!

Franjas nas bandas i’ e z’

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 2424

At 900nm - fringing amplitude is 76%.!!!

Franjas nas bandas i’ e z’

Rio de Janeiro, março de 2009 Ricardo Schiavon 2525

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 formaRefração 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

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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

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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 2828

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 2929

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 3030

Refração Diferencial: Espectroscopia