外行星凌日和日食的hst/wfc3光谱观测分析管道

iraclis的Python项目详细描述


#iraclis

< P>![alt text](https://github.com/ucl exoplanets/iraclis/blob/master/logo.jpg

太阳系外行星凌日和日食光谱观测的分析管道

分析太阳系外行星单目标空间扫描光谱观测的完整软件包 使用船上的广域照相机3的近红外GRISMS(G102,G141)获得 哈勃太空望远镜

包括: *减少原始帧。 *校准总光谱和不同光谱元素的位置。 *提取总通量和每个光谱元素的通量。 *白色和光谱光曲线的拟合。

目前,拟合只能应用于单次光照曲线,但在下一个版本中 同时更新以适应同一目标的多次访问。

##参考资料

##许可证

本作品由Creative Commons Attribution 4.0国际许可授权。

版权所有(c)2018 Angelos Tsiaras

请注意许可证第3节,并: -保留创作者的身份,在以后的工作和出版物中包括上述参考文献, -指出您是否修改了许可材料,并保留以前任何修改的指示。

要查看此许可证的副本,请访问http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" rel="nofollow">http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ 或者写信给Creative Commons,美国加利福尼亚州94042山景1866号邮箱。

##安装

打开终端并键入:pip install iraclis

##用法

####获取HST/WFC3数据

使用wfc3获得的每个凌日或日食数据集都包含许多光谱图像(使用其中一个 光谱GRISMS:G102或G141)以及至少一个直接(未分散)图像(使用15个WFC3成像中的一个 过滤器:F098W、F132N、F140W、F126N、F153M、F167N、F139M、F164N、F127M、F160W、F128N、F125W、F130N、F110W、F105W)。

要使用iraclis,请下载原始格式的所有光谱数据和flt格式的成像数据 从[mast archive](https://archive.stsci.edu/hst/search.php)。将所有文件放在一个目录中。

####分析HST/WFC3数据

在bash终端中: -您可以通过键入:iraclis-p path\u to\u parameters\u fle来使用参数文件处理数据集。 -或者通过键入:iraclis-d path_to_data_directory为参数使用默认值

在python终端中,首先导入包:import iraclis -您可以通过键入:iraclis.process\u visit(parameters\u file='path\u to\u parameters\u fle')来使用参数文件处理数据集 -或者通过键入:iraclis.process\u visit(data\u directory='path\u to\u data\u directory')对参数使用默认值

####设置参数文件

参数文件是一个简单的txt文件,包含控制数据分析过程的所有重要参数 WFC3数据集的。下面,您可以找到这样一个文件的描述(示例中包含此文件)。

数据目录 (目录路径)存储数据集的目录的路径。

输出目录副本`false` (diectory name/false)如果要将结果复制到新目录中,请在此处输入其名称。默认结果是 存储在"results"目录中。如果您希望使用不同的 拟合参数。

还原`true` (真/假)是否减少数据。如果希望重新运行分析,可以将其设置为false 从后期开始。

拆分`true` (true/false)是否拆分数据。在这种情况下,减少的数据将被拆分为 第n-n-1帧,而不是最后的首字母。

提取`false` (真/假)是否提取光曲线。如果希望重新运行分析,可以将其设置为false 从后期开始。

拆分提取`true` (真/假)是否从分割的数据中提取光曲线。如果你想的话,可以设置为false 从后期开始重新运行分析。注意:只将提取或拆分提取中的一个设置为true。 如果希望两者都有,请使用这些参数的不同值重新运行分析。

适合白色`true` (真/假)是否适合白光曲线。如果希望重新运行分析,可以将其设置为false 从后期开始。

拟合光谱 (真/假)是否适合光谱光曲线。

目标x_偏移量`0`目标偏移量`0` (数字)在极少数情况下,在视场中有一颗比你的目标更亮的恒星,在这里给出区别 在他们的位置上。这一点很重要,因为代码会自动将最亮的恒星识别为目标 (99%的观察结果都是这样的)。

孔径向下延伸 (数字)提取箱的垂直起始位置。使用负值。-20意味着提取箱将 从低于光谱的20像素开始。

孔径上限 (数字)提取箱的垂直最终位置。使用正值。20表示提取箱将停止 光谱上方20像素。

提取法 (高斯/积分)有两种可用的提取方法:高斯(其中提取的通量是 高斯谱)或积分(其中提取的通量计算为 提取孔径)

提取高斯西格玛 (数字)仅在高斯提取的情况下有用。这是高斯的西格玛,单位为埃。默认的 47大约等于一个像素。

方法 (红葡萄酒/线性酒/方形酒/sqrt)要使用的边缘变暗方法。选择:红葡萄酒、线性葡萄酒、四杯葡萄酒、sqrt葡萄酒。

白色较低波长`10880`白色波长上限`16800` (数字/默认值)提取的白光曲线的左右边缘,单位为埃。

白色ldc1`0.850033` (数字/默认值)白光曲线的第一个肢体变暗系数。

白色ldc2`-0.728096` (num)ber/默认值)白光曲线的第二肢体变暗系数。如果线性方法是 选择。

白色ldc3`0.908153` (数字/默认值)白光曲线的第三边变暗系数。如果线性的,四边形的 或者选择sqrt方法。

白色ldc4`-0.397691` (数字/默认值)白光曲线的第四个肢体变暗系数。如果线性的,四边形的 或者选择sqrt方法。

注释:如果要使用预先计算的肢体变暗,可以将上述六个参数设置为默认值 系数。在这种情况下,将使用红葡萄酒边缘变暗方法。这些系数是为 波长范围在10880.0到16800.0埃之间。

bins_文件`iraclis_test_dataset_hatp26b_bins.txt` (文件路径/默认值高/默认值低/默认值低)垃圾箱文件的路径。

注释:您可以将上述参数设置为default_high、default_low或default_vlow。在这种情况下,红葡萄酒 将使用肢体变暗方法。注意避免冲突,因为在光谱 白光曲线应该相同。

行星 (name/auto)行星名称,如果系统有多个行星,则很有用。

星特氟龙`-0.04` (数字/自动)恒星温度,当边缘变暗系数设置为自动时使用。

星图`5079` (数字/自动)恒星对数(G),当边缘变暗系数设置为自动时使用。

星元 (数字/自动)恒星金属丰度,当边缘变暗系数设置为自动时使用。

rp_over_rs`0.0715` (数字/自动)行星与恒星半径比的初始值。此参数始终适用于白色 以及在传输情况下的光谱光曲线。

fp-over-fs`0.0001` (数字/自动)行星与恒星通量比的初始值。此参数始终适用于白色和 日食时的光谱光曲线。

句点`4.234515` (数字/自动)行星轨道的周期(天)。总是固定的。

sma_over_rs`13.44` (数字/自动)行星轨道半长轴的初始值。

偏心率 (数字/自动)行星轨道的偏心率。总是固定的。

倾斜度`88.6` (数字/自动)行星轨道倾角的初始值,单位为度。

天文学 (数字/自动)行星轨道的天文学。总是固定的。

中时`2455304.65118` (数字/自动)行星轨道中渡时间的初始值,单位为hjd。

注释:您可以将上述12个参数中的任意一个设置为自动,以使用开放的系外行星目录中的数据。

应用上下流校正`false` (真/假)是否针对上游/下游效应进行校正。只有在快速扫描的情况下才有用 穿过探测器上下两个象限之间的线。

排除初始轨道`1` (数量)从请求访问中移除的HST轨道数量。通常设置为1。

排除最后轨道`0` (number)从访问结束时移除的HST轨道数。通常设置为0。

排除初始轨道点 (数量)从每个HST轨道的请求中移除的HST曝光次数。

MCMC网站口粮`500000` (number)白光曲线拟合的主持人迭代次数

MCMC步行者 (数量)用于白光曲线拟合的主持人唤醒器数量

mcmc_烧录的迭代次数`200000` (number)白光曲线拟合的主持人烧录迭代次数

光谱mcmc_迭代`50000` (数字)光谱光曲线拟合的主持人迭代次数

光谱MCMC步行者 (数量)光谱光曲线拟合的主持人人数

光谱mcmc燃烧迭代 (number)光谱光曲线拟合的主持人迭代次数

第一轨道斜坡 (真/假)是否适合分析中第一个HST轨道的不同斜坡系数(排除 是否排除初始轨道。

二阶斜坡`false` (对/错)是否适合二次探访长坡道。

中间轨道坡道`true` (真/假)是否适合缓冲区转储引起的中间轨道斜坡。

适合ldc1`false` (真/假)是否适合第一肢体变暗系数。同样的方法也适用于 白色和光谱光曲线。

适合ldc2`false` (真/假)是否适合第二肢体变暗系数。同样的情况也适用于 白色和光谱光的曲线。如果选择线性方法,将不使用。

适合ldc3`false` (真/假)是否适合第三肢变暗系数。同样的情况也适用于 白色和光谱光的曲线。如果选择了线性、四元或sqrt方法,则将不使用。

适合ldc4`false` (真/假)是否适合第四肢变暗系数。同样的情况也适用于 白色和光谱光的曲线。如果选择了线性、四元或sqrt方法,则将不使用。

在RS上匹配SMAU`false` (对/错)是否适合行星轨道的半长轴。这只装在白色的 光曲线。

拟合倾角`false` (对/错)是否适合行星轨道的倾角。这只装在白色的 光曲线。

适合中间时间`true` (对/错)是否适合行星轨道的中渡时间。这只装在白色的 光曲线。

####设置垃圾箱文件

bins文件是一个简单的txt文件,包含三到六列,表示每个光谱光曲线: a-b.提取光谱光曲线的左右边缘,单位为埃,c-f.边缘变暗系数 光谱光曲线。下面,您可以找到这样一个文件的描述(示例中包含此文件)。

11108 11416 0.985047-1.385670 1.781030-0.7267230 11416 11709 0.949097-1.266470 1.640630-0.6754740 117091988 0.928715-1.195690 1.553730-0.6452910 11988 12257 0.903069-1.109910 1.456180-0.610773012257 12522 0.878225-1.023230 1.361070-0.5780620 12522 12791 0.859841-0.950740 1.274760-0.5481460 12791 13058 0.849884-0.896126 1.203900-0.5267150 13058 13321 0.832077-0.833290 1.125660-0.4941230 1332113586 0.809188-0.726211 0.991314-0.4438480 13586 13860 0.795028-0.641081 0.872551-0.3971340 13860 14140 0.788556-0.586294 0.802106-0.3739860 14140 14425 0.784454-0.561833 0.775730-0.368569014425 14719 0.772069-0.460859 0.627183-0.3091360 14719 15027 0.772703-0.404730 0.517165-0.2597780 15027 15345 0.772846-0.296638 0.327104-0.1754390 15345 15682 0.798113-0.256525 0.198611-0.1108030 15682 16042 0.848830-0.376905 0.274511-0.1251750 16042 16432 0.894871-0.410984 0.233093-0.0939863

####测试代码

在这些示例中,您将发现一个简短的python脚本(test.py),它从mast下载并分析一个测试数据集 档案文件。在那里,您还可以找到上面描述的参数文件和bin文件。测试数据集是一个传输 来自观测建议14260的HATP-26 B(PI:Deming Drake)。

##产品

最终产品是一个名为"fitting_results.pickle"的pickle文件,可以在"results"目录中找到 (或在参数文件中设置的输出目录副本)。要打开pickle文件,需要python 安装在您的计算机和软件包pickle和numpy中。

加载pickle文件的命令是:database=pickle.load(open('database_file.pickle'))

此词典包含三个主要词典,其中包含特定数据集的所有结果。这些是:

数据库["光曲线"]提取光曲线和传输拟合数据 数据库["光谱"]行星光谱

数据库['lightcurves']字典包含提取的白色和光谱的所有信息 光曲线及其拟合,内容如下:

数据库['lightcurves']['white']白光曲线和拟合 数据库['lightcurves']['bin_01']第一波长通道 数据库['lightcurves']['bin_02']第二波长通道 等等…

数据库["光谱"]字典包含最终提取的行星光谱,具有以下结构:

数据库["光谱"]["波长"]不同通道的平均波长(μm) 数据库['spectrum']['width']不同通道的波长宽度(μm) 数据库['spectrum']['depth']每个波长通道的传输深度 数据库['spectrum']['error']每个波长通道中传输深度的不确定性

####白光曲线和拟合

数据库['lightcurves']['white']字典具有以下结构:

数据库['lightcurves']['white']['limb_darking']['method']使用的limb darking方法 数据库['lightcurves']['white']['wavelength']['lambda1']波段的波长下限(埃) 数据库['lightcurves']['white']['wavelength']['lambda2']波段的波长上限(埃) 数据库['lightcurves']['white']['wavelength']['lambda_mean']波段的平均波长(埃) 数据库['lightcurves']['white']['wavelength']['lambda_width']带宽(单位:埃) 数据库['lightcurves']['white']['exposure']['exp_time']每个数据点的曝光时间(秒) 数据库['lightcurves']['white']['exposure']['model_resolution']用于模拟每个数据点的次曝光时间(秒) 数据库['lightcurves']['white']['input_time_series']['x_shift']观测期间的水平位移 数据库['lightcurves']['white']['input_time_series']['x_shift_error']观测期间水平位移的不确定性 数据库['lightcurves']['white']['input_time_series']['y_shift']观测期间的垂直位移 数据库['lightcurves']['white']['input_time_series']['y_shift_error']观测期间水平位移的不确定性 数据库["光曲线"]["白色"]["输入时间序列"]["天空"]观测期间天空背景水平在 数据库['lightcurves']['white']['input_time_series']['scan']扫描方向(1表示正向扫描,1表示反向扫描) 观测期间的日心朱利安日期 数据库['lightcurves']['white']['input_time_series']['raw_lc']原始白光曲线 数据库['lightcurves']['white']['input_time_series']['raw_lc_error']原始白光曲线的不确定性 数据库["光曲线"]["白"]["输出时间序列"]["相位"]轨道相位 数据库['lightcurves']['white']['output_time_series']['systemics']系统学的最佳拟合模型 数据库['lightcurves']['white']['output_time_series']['de trended_lc']去趋势白光曲线 数据库['lightcurves']['white'['output_time_series']['transit']最适合运输的模型 数据库['lightcurves']['white']['output_time_series']['residuals']拟合残差 数据库['lightcurves']['white']['statistics']['res_std']残差标准差 数据库['lightcurves']['white']['statistics']['res_autocorr']残差的自相关函数 数据库['lightcurves']['white']['statistics']['corru variables']拟合变量 数据库['lightcurves']['white']['statistics']['corr_matrix']拟合变量的相关矩阵 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['ldc_1']第一边变暗系数 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['ldc_2']第二边变暗系数 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['ldc_3']第三边变暗系数 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['ldc_4']第四边变暗系数 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['rp']相对于恒星半径的行星半径 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['fp']相对于恒星通量的行星通量(仅对日食有用) 数据库['lightcurves']['white'['parameters']['p']以天为单位的轨道周期 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['a']相对于恒星半径的轨道半长轴 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['e']轨道偏心率 数据库['lightcurves']['white'['parameters']['i']轨道倾角(度) 数据库['lightcurves']['white'['parameters']['omega']天文学的轨道参数(度) 数据库['lightcurves']['white'['parameters']['t_0']在HJD中的传输时间 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['n_w_for']正向扫描的标准化因子 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['n_w_rev']反向扫描的标准化因子 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['r_a1']长期斜坡的线性项 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['r_a2']长期斜坡的二次项 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['r_b1']指数短期斜率的振幅 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['r_b2']指数短期斜率的衰减 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['for_b1']第一轨道指数短期斜率的振幅 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['for_b2']第一轨道指数短期斜率的振幅 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['mor_b1']缓冲区转储后指数短期斜坡的振幅 数据库["lightcurves"]["white"]["parameters"]["mor_b2"]缓冲区转储后指数短期斜坡的振幅

每个元素还包括以下键:

数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['name']名称 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['initial']初始值(如果未安装,则无) 数据库["lightcurves"]["white"]["parameters"]["xx"]["min_allowed"]之前的最小值(如果未安装,则无) 数据库["lightcurves"]["white"]["parameters"]["xx"]["max_allowed"]上一个的最大值(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['trace']MCMC跟踪(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['trace_bins']MCMC跟踪箱(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['trace\u counts']MCMC跟踪分布(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['value']最终值 数据库["lightcurves"]["white"]["parameters"]["xx"]["m_error"]最终-错误(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['p_error']最终+错误(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['print_name']绘图中显示的名称 数据库['lightcurves']['white']['parameters']['xx']['print_value']绘图中显示的值 数据库["lightcurves"]["white"]["parameters"]["xx"]["print_m_error"]-错误显示在绘图中(如果未安装) 数据库["lightcurves"]["white"]["parameters"]["xx"]["print_p_error"]+绘图中显示的错误(如果未安装)

####光谱光曲线和拟合

每个数据库都有以下结构:

数据库['lightcurves']['bin_yy']['limb_darking']['method']使用的limb darking方法 数据库['lightcurves']['bin_yy']['wavelength']['lambda1']波段的波长下限(埃) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['wavelength']['lambda2']波段的波长上限(埃) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['wavelength']['lambda_mean']波段的平均波长(埃) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['wavelength']['lambda_u width']带宽(埃) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['exposure']['exp_time']每个数据点的曝光时间(秒) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['exposure']['model_resolution']用于模拟每个数据点的次曝光时间(秒) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['x_shift']观测期间的水平位移 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['x_shift_error']观测期间水平位移的不确定性 数据库['lightcurves']['bin_y y']['input_time_series']['y_shift']观测期间的垂直位移 数据库['lightcurves']['bin_y y']['input_time_series']['y_shift_error']观测期间水平位移的不确定性 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['sky']观测期间的天空背景水平 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['scan']扫描方向(1表示正向扫描,-1表示反向扫描) 观测期间的日心朱利安日期 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['raw_lc']原始光谱光曲线 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['white_raw_lc']原始白光曲线 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['relative_lc']相对光谱光曲线(原始相对光谱光曲线除以原始白光曲线) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['input_time_series']['relative_lc_error']相对光谱光曲线的不确定度 数据库光曲线']['bin_yy']['input_time_series']['white_model']白光曲线的传输模型 数据库['lightcurves']['bin_yy']['output_time_series']['phase']轨道相位 数据库['lightcurves']['bin_yy']['output_time_series']['systemics']系统学的最佳拟合模型 数据库['lightcurves']['bin_yy']['output_time_series']['de trended_lc']去趋势白光曲线 数据库['lightcurves']['bin_yy']['output_time_series']['transit']最适合于transit的模型 数据库['lightcurves']['bin_yy']['output_time_series']['residuals']拟合残差 数据库['lightcurves']['bin_yy']['statistics']['res_std']残差标准差 数据库['lightcurves']['bin_yy']['statistics']['res_autocorr']残差的自相关函数 数据库['lightcurves']['bin_yy']['statistics']['corr_variables']拟合变量 数据库['lightcurves']['bin_yy']['statistics']['corr_matrix']拟合变量的相关矩阵 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['ldc_1']第一边变暗系数 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['ldc_2']第二边变暗系数 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['ldc_3']第三边变暗系数 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['ldc_4']第四边变暗系数 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['rp']相对于恒星半径的行星半径 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['fp']相对于恒星通量的行星通量(仅对日食有用) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['p']以天为单位的轨道周期 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['a']相对于恒星半径的轨道半长轴 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['e']轨道偏心率 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['i']轨道倾角(度) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['omega']天文学的轨道参数(度) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['t_0']在HJD中的传输时间 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['n_l_for']正向扫描的规范化因子 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['n_l_rev']反向扫描的标准化因子 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['r_a1']长期斜坡的线性项

每个数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']元素还包括以下键:

数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['name']名称 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['initial']初始值(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['min_allowed']之前的最小值(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['max_allowed']上一个的最大值(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['trace']MCMC跟踪(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['trace_bins']MCMC跟踪箱(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['trace_counts']MCMC跟踪分布(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['value']最终值 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['m_error']最终-错误(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['p_error']最终+错误(如果未安装,则无) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['print_name']na我以情节的形式出现 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['print_value']绘图中显示的值 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['print_m_error']-显示在绘图中的错误(如果未安装) 数据库['lightcurves']['bin_yy']['parameters']['zz']['print_p_error']+绘图中显示的错误(如果未安装)

<虫子!!!!

如有任何问题和错误,请发送电子邮件至[atsiaras@staruclacuk](atsiarasstarucl>/acuk

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