ESO SINFONI Pipeline Manual de usuario

EUROPEAN SOUTHERN OBSERVATORY

Organisation Européenne pour des Recherches Astronomiques dans l’Hémisphère Austral

Europäische Organisation für astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre

VERY LARGE TELESCOPE

SINFONI Pipeline User Manual

VLT-MAN-ESO-19500-3600

Issue 1.0

Date 2005-10-19

Prepared: ESO SINFONI Pipeline Team 2005-10-19

...............................................................................

Name Date Signature

Approved: P.Ballester, M. Peron

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Name Date Signature

Released: P. Quinn

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ESO SINFONI Pipeline User Manual

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Issue: Issue 1.0

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Contents

1 Introduction 11

1.1 Purpose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.2 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4 Reference documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2 Overview 13

3 SINFONI Instrument Description 14

3.1 Instrument overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4 Quick start 16

4.1 SINFONI pipeline recipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.2 An introduction to Gasgano and EsoRex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.2.1 Using Gasgano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.2.2 Using EsoRex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.3 Example of data reduction using EsoRex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5 Known problems 30

6 Instrument Data Description 32

6.1 Data features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.2 Raw frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

7 Static Calibration Data 38

7.1 Line reference table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7.2 DRS setup table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7.3 Reference bad pixel map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7.4 First column reference table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

8 Data Reduction 39

8.1 Data reduction overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

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8.2 Required input data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

8.3 Reduction cascade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

9 Pipeline Recipes Interfaces 44

9.1 si_rec_detlin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

9.1.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

9.1.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

9.1.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

9.1.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

9.2 si_rec_mdark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

9.2.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

9.2.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

9.2.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

9.2.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

9.3 si_rec_mﬂat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9.3.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9.3.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9.3.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9.3.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

9.4 si_rec_distortion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

9.4.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

9.4.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

9.4.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

9.4.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

9.5 si_rec_wavecal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

9.5.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

9.5.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

9.5.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

9.5.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

9.6 si_rec_psf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

9.6.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

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9.6.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

9.6.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

9.6.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

9.7 si_rec_stdstar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

9.7.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

9.7.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

9.7.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

9.7.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

9.8 si_rec_objnod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

9.8.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

9.8.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

9.8.3 Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

9.8.4 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

9.9 si_utl_skymap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

9.9.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

9.9.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

9.9.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

9.10 si_utl_bp_mask_add . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

9.10.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

9.10.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

9.10.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.11 si_utl_ima_arith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.11.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.11.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.11.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.12 si_utl_cube2ima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.12.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.12.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9.12.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

9.13 si_utl_cube2spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

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9.13.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

9.13.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

9.13.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

9.14 si_utl_cube_arith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.14.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.14.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.14.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.15 si_utl_spectrum_divide_by_blackbody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.15.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.15.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

9.15.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

9.16 si_utl_spectrum_wavelength_shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

9.16.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

9.16.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

9.16.3 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

10 Algorithms and recipe details 67

10.1 Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

10.1.1 Frame stacking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

10.1.2 Average with rejection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

10.1.3 Detector non linearity computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

10.1.4 Nearest neighbours bad pixel cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

10.1.5 Detector gain computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

10.1.6 Read Out Noise computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

10.1.7 Fixed Pattern Noise computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

10.1.8 Line position determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

10.1.9 Dispersion relation and wavelength map determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

10.1.10 Line shift computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

10.1.11 Dispersion relation adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

10.1.12 Slitlet position computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

10.1.13 Slitlet distances computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

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10.1.14 Cube construction: resampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

10.1.15 Cube coaddition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

10.1.16 Estimation of the sky from object frames in case the input set is missing sky frames . . . 76

10.1.17 Efﬁciency computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

10.1.18 Strehl computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

10.1.19 Encircled energy computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

10.1.20 Spectrum extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

10.1.21 Standard star position detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

10.2 Recipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

10.2.1 Detector linearity and non-linear bad pixel map determination: si_rec_detlin . . . . . . 78

10.2.2 Master dark and bad pixel map determination: si_rec_mdark . . . . . . . . . . . . . . . 79

10.2.3 Master ﬂat and threshold pixels (bad pixel map) determination: si_rec_mﬂat . . . . . . . 79

10.2.4 Optical distortion and slitlet distances determination: si_rec_distortions . . . . . . . . . 80

10.2.5 Wavelength solution determination: si_rec_wavecal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

10.2.6 Science observations: si_rec_objnod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

10.2.7 STD star data reduction: si_rec_stdstar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

10.2.8 PSF data reduction: si_rec_psf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

A Installation 85

A.1 Supported platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

A.2 Building the SINFONI pipeline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

A.2.1 Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

A.2.2 Compiling and installing the SINFONI pipeline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

B Abbreviations and acronyms 88

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