Transcript MAXIの観測シミュレーション

ＭＡＸＩシミュレーションと
ＭＡＸＩソフトウェアの今後
2006年3月23日 日本大学
ＭＡＸＩシンポジウム
冨田 洋
目次
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シミュレーター
 何をやりたくて作ったか（目的）
 どんな機能が必要か（仕様）
 どんなものを作るか（設計）
 どんなものができたか(実装と性能)。
 何が足りないか（問題点と今後）。
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その他のソフトウェア
 今あるもの（少し）と足りないもの（ほとんど）
 今後どうするか（議論）
simulatorの目的
ＭＡＸＩでどんな観測ができるかを知る。検出
限界や観測期間など。
 解析、運用ソフトウェアの練習用ダミーデータ
を作成する。
 実運用で得た軌道や姿勢情報を元に解析ソ
フトの一部として使う。比較用ライトカーブの
作成やexposure mapの作成など。
 フルシミュレーション（計算機）でＭＡＸＩ全体を
見て足りない部分、問題点を把握する。
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simulatorの仕様
天体の詳細なスペクトルや位置を表現できる
こと。検出器バックグランド、広がった天体、
時間変動も表現したい。
 姿勢や軌道を詳細に表現できること。実績値
を取り込めること。
 カメラの詳細を表現できること。
 宇宙ステーションの構造なども取り込めること
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設計
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カメラの詳細はカメラチームに任せられるよう、理研
関数、コリメータ関数を使用。
姿勢や軌道は自由に変えられる。姿勢は単位時間
ごとのqパラメータを読むなど。軌道は軌道要素みる
か、単位時間ごとの位置をファイルから読むなど。
入力、出力ファイルは運用で使うものと同じフォー
マット（fitsfile)とする。
atFunctions(軌道、姿勢、rigidityなどの計算)、ＣＬ
ＨＥＰ(乱数エンジン)、ftools(cfitsio)、heasoftのライ
ブラリ(spectrumの再現)を使用。
C++で書いてある（大きいプログラムになるので管
理しやすいように + 個人的趣味）
Linuxで使える。
まずはGSC
中でやっていること
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単位時間(1秒)毎に姿勢、軌道(位置)、時刻等を計
算
カメラの視野内にある星からphotonをモンテカルロ
で発生させる。
各photonに対しカメラに対する位置を補正しながら
photonテーブルを作る
photonをＧＳＣに入れイベントにする。
イベントをファイルに書く。
検出器バックグランドを姿勢と軌道を元に計算する。
上記を指定された開始時刻から終了時刻まで繰り
返す。
オブジェクト指向
いくつかのクラス
の集合体が独立
性の高い「カテゴ
リー」を形成し、こ
れらを組み合わ
せて全体を構成
している。
但し独立性の
悪い（再利用性
が悪い）部分が
残っており今後
直していく
で、それなりのものが
できました。
使ってみました。
全天のマップを書いてみる
天体カタログは Ebisawa,K.., et al.: Astron
Astrophys, 411, L59, 2003 を使用。
 diffuse（ＣＸＢ,galactic ridge）などは無し。
 観測効率は100%
 観測期間は2004/10/10 00:00から観測を開
始し、姿勢はＭＡＸＩの＋Ｚ軸が地球中心方向
で、＋Ｘ軸がＩＳＳ進行方向とする
 各イベントの座標付けはＭＡＸＩ地上系用座標
付け関数の簡易版を使用(斜め補正無し)
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斜め補正
Be窓直下で吸収と
仮定
Mean free pathを
考慮して補正
Mean free pathを
考慮し乱数振って
補正
全天マップ(点源のみ)
一日分
２週間分
星を一つ入れてみる
Ｃｒａｂを(α、δ)=(10.0,0.0)に置く。明るさと観
測時間を変えてみる。
 ＭＡＸＩの-Z軸を北極点、+Ｘ軸(進行方向)を春
分点方向に向け、そこからＭＡＸＩをＹ軸周りに
90分周期で回転。プリセッションなし。
 高銀緯のＣＸＢと1cts/sec/カウンターの検出
器バックグランド(低い)を入れる。
 ＳＡＡやＣＯＲ太陽回避なし。
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MAXI/GSC – Point source simulation
(CXB and IBG included; Smoothing applied)
1 orbit
1000mCrab
100mCrab
10mCrab
1 day
1 week
MAXI/GSC – 1 mCrab source simulation
1 week observation
Raw image
(1pix=0.1 deg)
1 mCrab
+background
Background
only
Smoothed image
(Sigma=1deg)
exposure mapを書いてみる
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exposureとは観測時間と有効面積の積。有効面積
はスリットの大きさのみ考慮
exposure mapは観測シミュレーションとは異なるプ
ログラムで計算した。シミュレーターで作成したclass
を再利用して構築した。Healpixを使用した。
ＳＡＡ、太陽回避角(視野30度以内)、cut-off rigidity
を考慮。ＳＡＡとCORはatFucntionを使い計算。
観測期間は2004/10/10 00:00からの3日間で、姿
勢はＭＡＸＩの＋Ｚ軸が地球中心方向で、＋Ｘ軸がＩＳ
Ｓ進行方向とする。
exposure map
Cut なし。100%
ＳＡＡと太陽近傍とCOR<5GeV/cをカット。50%
ＳＡＡと太陽近傍はカット。CORカット無し。63%
ＳＡＡと太陽近傍とCOR<8GeV/cをカット。41%
simulatorで可能なこと
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時間変動を入れてnova searchソフトの検証
その他解析ソフトの検証
解析ソフトを使って検出限界、Confusionリミットなど
の調査
等に必要なデータを作成できる。
（解析するソフトウェアは別途必要）
卒論、修論レベルでのユーザー募集中
今後の改良点
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広がった天体も真面目に入れて図をきれいにする。
視野をさえぎるもの（太陽電池パドルなんか）を入れ
て、exposureの精度上げる。
Geant等で正確に再現した検出器バックグランドを
入れ、さらに時間変動や太陽位置にも対応させる。
個別天体のexposure変動の計算、ＧＴＩファイルの
生成（ライトカーブやスペクトルの解析用）
再利用性がいいように作り変える（時間あれば）。
ＳＳＣのも作る。
計算速度上げる。現在1日の観測に1時間。
その他のソフトウェア
simualtor以外のソフトウェアで
現在あるもの（ＤＢシステム除く）
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理研関数、コリメータ関数（第１版）
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ＧＳＣレスポンスビルダー（第1版）
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ＤＰや地上キャル試験で作成。ＨＫやイベント数のモニター。運用で使えそう。
Nova Searchソフト
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ＣＣＤ部分。片山製。
ＱＬソフトの一部
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今年の青学・土屋君修論。理研関数、コリメータ関数を利用し特定のカウン
ターの特定の方向から入射するＸ線に対するｒｍｆ(のようなもの。積分すると
「有効面積」になる)を出力する。
ＳＳＣのレスポンスビルダー（第１版）
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理研関数 : ＧＳＣのカウンターセル内でinteractionがあったときのＰＨの分布
を返す。
コリメータ関数 : スリット面でのＸ線通過座標と到来方向を与えたときにスリッ
ト、コリメータ、カウンター桟を通過するかを返す。
日大が作成（中）
座標付け関数
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position measureと姿勢からそのphotonの到来方向を決める。
simulator以外のソフトで必要なもの
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データの公開に必要なもの各種
各種解析ソフトウェア、レスポンスの整備
Geantなどを利用した検出器バックグランドの評価
運用ソフト。コマンド作成、運用管理など。
全体を眺めて「どんなプロセッシングでデータを流し、どこ
にどんなソフトが必要か」から始める必要あり。各種デー
タファイルのフォーマットの整備も含む。そのために担当
を決めることから始めるべし。最近1年でほとんど進んで
いない。解析はＸ線データだけでなく、姿勢やらＨＫも見な
いといけない。
これらを経験のある人が全体をみながら無駄
のないように進める必要がある。
担当（案）
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ＧＳＣ ： 三原
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バックグランド
： 小浜（+青学院生）
カウンタレスポンス
： 磯部（+理研院生）
コリメータレスポンス ： 森井
その他いろいろ
： ？？？
ＳＳＣ ： 冨田(+宮田)
運用 ： 上野(+冨田)
ＤＢ（運用ＱＬ用、公開用） ： 根来(+日大学生)
シミュレータ ： 冨田
解析ソフト : ？？
パイプラインソフト ： ？？？
全体統括者 : 冨田（＋上野）