Spektroszkópiai mérések

A spektroszkópiai méréseket legtöbbször külföldi nagytávcsövekkel végeztem, emellett ˝urtáv-csövek spektroszkópiai adatait is feldolgoztam. A mérések egy részét saját magam végeztem, többségüket viszont együttm˝uköd˝o kollégáim készítették. A nyers mérések kiredukálása, kalibrá-ciója és értelmezése minden esetben a saját munkám volt.

5.2.1. Optikai tartomány

A legtöbb spektroszkópiai mérést az optikai tartományban készítettem. Ehhez különböz˝o nagy-távcsövekre szerelt spektrográfokat használtam. 1998 és 2008 között a kanadai David Dunlap Obszervatórium (DDO) 1,87 m-es távcsövére szerelt Cassegrain-spektrográfot használtam kis és közepes felbontású (R=λ/∆λ=100−10000) módban. A hullámhossz-kalibrációt egy vas-argon (FeAr) spektrállámpa felvételei alapján készítettem. A kis felbontású módban a teljes optikai szín-képtartományt le lehetett fedni, a közepes felbontású módban 200 Å széles spektrumot tudtam készíteni, ennek központi hullámhossza 6000 Å volt.

4http://irsa.ipac.caltech.edu/data/SPITZER/docs/dataanalysistools/tools/mopex/

5.2. Spektroszkópiai mérések 2008–2009 során a University of Texas (UT) munkatársaként lehet˝oségem nyílt a 10 m-es Hobby-Eberly Teleszkóppal (HET) történ˝o mérések végzésére. Ez a munkakapcsolat azóta is tart, ennek köszönhet˝oen sok évnyi mérési anyag gy˝ult össze, melynek teljes tudományos érték˝u hasz-nosítása még hosszú éveket fog igénybe venni. A HET az ˝urtávcsövekhez hasonlóan "queue"-módban m˝uködik, azaz az észlel˝onek egy mérésvezérl˝o scriptet kell összeállítania és feltöltenie a távcs˝o szerverére, amit aztán egy szoftver az észlel˝o személyzet jóváhagyásával az optimális id˝opontban végrehajt.

A HET m˝uszerei közül a kis felbontású (R∼300) LRS és a nagy felbontású (R>30000) HRS spektrográfot használtam. Ez a két m˝uszer eltér˝o redukálási és kalibrációs lépéseket igényelt. A kis felbontású spektrumokat a DDO mérésekhez hasonlóan az IRAF twodspec és onedspec modul-jai segítségével redukáltam. Hullámhossz-kalibrációra kadmium-higany-argon-neon (CdHgArNe) spektrállámpát alkalmaztunk. A fluxuskalibráció érdekében minden éjszaka egy spektrofotometri-ai standard csillag spektrumát is felvettük.

A HRS egy optikai szálakat (fiber-eket) használó echelle-spektrográf, amelynek redukálását az IRAF echelle moduljával végeztem. A hullámhossz-kalibráció egy tórium-argon (ThAr) spekt-rállámpa méréseire alapult. A fluxuskalibráció ennél a m˝uszernél rendkívül nehéznek bizonyult.

Annak ellenére, hogy minden éjszaka mértünk spektrofotometriai standard csillagot is, a tapaszta-latom szerint a HRS különböz˝o objektumokról készült spektrumai fluxusskálán nem illeszthet˝ok teljesen össze. Az eltérések különösen az egyes spektrális rendek szélein jelent˝osek. Így a nagy felbontású spektrumokat általában pszeudo-kontinuumra normált formában használtam fel.

2012 és 2014 között a UT munkakapcsolat adta pályázati lehet˝oséget kihasználva a dél-afrikai 10 m-es Southern African Large Telescope (SALT) kis felbontású spektrográfjával is számos szu-pernóváról készítettünk méréseket. Ezek redukálása és kiértékelése hasonló módon történt, mint a texasi LRS méréseké. Itt a f˝o nehézséget a távcsövet kezel˝o személyzet gyakran pontatlan munkája jelentette, illetve a CCD mozaik-detektoron lév˝o két érzéketlen sáv, melyek néha pont a spektrum érdekes tartományaira estek, ezáltal meghíúsítva bizonyos spektrális jellemz˝ok mérését.

5.2.2. Nem optikai tartomány

Urtávcsövek segítségével lehet˝oségem nyílt nem optikai tartományban készült spektrumokat˝ is felhasználni. Ezek a publikus ˝urtávcsöves méréseket tartalmazó archívumból nyers formában tölthet˝ok le, kiredukálásuk, kalibrációjuk a felhasználó felel˝ossége.

A Swift ˝urtávcs˝o 10–13 magnitúdó közti objektumokról tud kis felbontású spektrumokat készí-teni a 2000–4000 Å közti tartományban. Ezt egy kombinált prizma-rács (grism) segítségével érik el, amelynek spektrálisan bontott képét a UV OT detektor rögzíti. Sajnos ezek kiredukálása és ka-librációja rendkívül nehézkes. A grism képén az egyes objektumok spektrális csíkjai átfednek, és er˝osen zavaró a galaxis háttérfényessége is. A hullámhossz-kalibrációhoz a 0. rend pozícióját kell megadni a képen, ami azonban csak igen pontatlanul lokalizálható. Az átfed˝o spektrumok miatt a

0.01 0.1 1 10

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.2 1.5 λ Fλ (10−10 erg s−1 cm−2 )

Rest wavelength (micron)

SN 2013ej

+8d +15d +44d +73d +127

5.3. ábra. Az SN 2013ej spektrális energiaeloszlásának görbéi különböz˝o m˝uszerekkel (Dhungana et al., 2016).

tiszta spektrum kinyerése gyakran lehetetlen. Ezért ilyen méréseket csak néhány különösen fényes SN (pl. 2013ej) esetében tudtam felhasználni.

A Spitzer ˝urtávcs˝o IRS nev˝u spektrográfja a közép-infravörös tartományban készített spektru-mokat 2009-ig. Sajnos a hélium elfogyása ennek a m˝uszernek is a véget jelentette. A kis felbontású (R∼600) spektrumok az 5–14 mikron közti tartományt fedik le. Elvileg a m˝uszer ennél hosszabb hullámhosszú üzemmódra is képes volt, azonban én olyan adatokkal dolgoztam, amelyek a fenti tartományon készültek. A mérések kiredukálását és kalibrálását a SPICE⁵ programcsomag segít-ségével végeztem. A háttér hatékony levonása érdekében a mérések ún. ABBA-módban készültek, azaz az objektumot a rés két különböz˝o pontjára pozícionálták, és összesen 4 felvételt készítettek.

Mivel a SPICE nincs felkészítve ilyen módú mérések kiredukálására, a háttérlevonást (A - B, ill.

B - A képeket készítve) még a SPICE futtatása el˝ott elvégeztem.

A többféle mérési módszer és hullámhossztartomány kombinációjából el˝oálló mérési adatokra mutat példát az 5.3. ábra, amelyen a SN 2013ej II-es típusú SN piszkéstet˝oi és bajai optikai fo-tometriája, a HET optikai spektrumai, a Swift UV-fotometriai fluxusai és UV-spektrumai, és kali-forniai társszerz˝oink közeli infravörös fotometriai mérései vannak egy közös diagramon ábrázolva (Dhungana et al., 2016). Habár ilyen min˝oség˝u és lefedettség˝u adatsorok csak néhány esetben szü-lettek, a különböz˝o hullámhossztartományok, valamint a fotometria és a spektroszkópia hatékony kombinációja sokszor bizonyult hasznosnak a vizsgálatok során.

5http://irsa.ipac.caltech.edu/data/SPITZER/docs/dataanalysistools/tools/spice/