Comment détecter les raies d'émission dans les spectres optiques?

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Existe-t-il un module pratique pour détecter les raies d'émission dans un spectre comme celui que nous obtenons du Sloan Digital Sky Survey (SDSS)?

Vous pouvez voir qu'il existe de nombreuses raies d'émission comme Ha, OI dans le spectre ci-dessous. En fait, le spectre est un ensemble de données à deux colonnes, longueur d'onde et flux. C'est une combinaison de beaucoup de points de dispersion. L'intervalle typique entre deux points à proximité est de 1,5 angströms. J'ai besoin de trouver toutes les bosses gaussiennes et leur centre de ligne.

Donc, je dois d'abord trouver les bosses, puis je dois les adapter pour obtenir leurs centres.

entrez la description de l'image ici

spectra sky-survey questionhang
la source
Je pourrais probablement vous donner une réponse détaillée si vous me dites ce que vous voulez faire avec le spectre. Une analyse de spectre rigoureuse n'est généralement pas une affaire banale.
Moriarty
J'ai mis à jour mon message, il est peut-être facile à comprendre maintenant.
questionhang

Réponses:

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Les programmes que je connais que vous pourriez utiliser nécessitent une certaine expertise en programmation pour fonctionner. Je recommanderais de regarder soit IRAF (ou PyRAF , qui utilise Python pour interfacer avec IRAF), soit SPECTRE . Malheureusement, je ne connais pas de solution de "boîte noire" où vous pouvez simplement appuyer sur un bouton et c'est parti.

SPECTRE est écrit en FORTRAN77 et est assez facile à utiliser une fois que vous avez compris, bien qu'il ait un ensemble de fonctionnalités quelque peu limité et que la documentation soit brève. Il vous aidera à adapter manuellement les gaussiens aux raies spectrales, en donnant leurs longueurs d'onde centrales et leurs largeurs équivalentes. Une mise en garde pour SPECTRE est qu'elle nécessite le package de traçage SuperMongo , qui n'est pas un logiciel gratuit. Si vous êtes affilié à une université, la plupart des départements de physique et d'astronomie devraient avoir une licence.

L'IRAF est une application multiplateforme gratuite et complète, entièrement conçue pour l'analyse d'images astronomiques. Il peut vous aider à mesurer les raies spectrales et analyser le spectre pour déterminer la vitesse radiale de l'objet.

Moriarty
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que diriez-vous d'écrire notre propre code python pour le faire? Tout ce que nous avons à faire est d'analyser de nombreux ensembles de données de flux de longueur d'onde à partir de nombreux spectres.
questionhang
Fonce. Souvent, il est plus facile d'écrire votre propre code, surtout si vous avez des ensembles de données volumineux à parcourir.
Moriarty
Trouvez d'abord un maximum local, puis ajustez-le avec un profil gaussien. Cette méthode est trop facile à croire. Quelque chose me manque?
questionhang
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Oui, c'est à peu près tout. Si vous voulez trouver des maxima locaux par calcul, appliquer un lissage médian (en fonction des niveaux de bruit) puis utiliser ses dérivés peut bien fonctionner. Ce morceau de code fait exactement cela (je ne pense pas qu'il fonctionnerait bien pour ce que vous voulez tel quel, bien qu'il servira d'exemple de travail de ce que vous pourriez vouloir faire). adsabs.harvard.edu/abs/2007A%26A...469..783S
Moriarty
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Oui, il existe deux modules en python appelés astropie et astropysique qui prétendent tous deux disposer d'outils d'analyse spectrale. Comme référence, voici un lien vers des ressources pour les astronomes pour le langage de programmation python.

astromax
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De nombreux logiciels et outils sont disponibles pour faire ce que vous voulez:

  • IRAF , par NOAO;
  • MIDAS qui est fondamentalement très similaire à l'IRAF mais développé par l'ESO;
  • en Python, soit astropy soit pyRAF (pour utiliser IRAF avec une interface Python).

J'irais avec certains outils Python (Python est plus polyvalent que IRAF ou MIDAS qui sont beaucoup plus orientés "à usage unique"), pour bénéficier des autres fonctionnalités offertes par Python.

Mais tracer et traiter votre spectre n'est que la première partie du travail, ce que vous voudriez probablement faire à la fin est d'utiliser la synthèse spectrale, pour analyser votre spectre. La synthèse spectrale vous permettra:

  • pour identifier efficacement la composition chimique de l'objet céleste que vous étudiez;
  • pour déterminer certaines propriétés de l'objet céleste que vous étudiez.

Parmi les outils existants de synthèse spectrale (pour les spectres stellaires par exemple), il y a:

MBR
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Merci. Je veux juste connaître les positions du centre de ligne.
questionhang