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)
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MAXIの観測シミュレーション