ROSAT  –  Roentgen  Satellite    Joint  facility:  US,  Germany,  UK  Operated  1990  –  1999  All-­‐sky  survey  +  pointed  observaDons    

 

Chandra  X-­‐ray  Observatory    US  Mission  OperaDng  1999  –  present  Pointed  observaDons    

 

Wolter  X-­‐ray  telescope    •  What  is  the  collecDng  

area  (the  size)  of  the  telescope?  

•  How  can  we  improve  the  collecDng  area?  

 

How  do  you  focus  X-­‐rays?  

ROSAT  –  InstrumentaDon  

Posi;on  Sensi;ve  Propor;onal  Counter  (PSPC)  •  20”  resoluDon,  2  degree  FOV  •  Energy  range  0.1  –  2.5  keV  •  EffecDve  area  ~  240  cm2  at  1  keV  •  Conducted  all-­‐sky  survey  •  Also  did  pointed  observaDons      High  Resolu;on  Imager  (HRI)  •  5”  resoluDon,  38’  FOV  •  EffecDve  area  ~  80  cm2  at  1  keV  •  Pointed  observaDons      

Chandra  –  InstrumentaDon  Advanced  CCD  Imaging  Spectrometer  (ACIS)  •  Imaging:  2”  spaDal  resoluDon,  ten  8’x8’  

CCDs  •  Moderate  resoluDon  spectroscopy  •  Energy  range  0.4  –  10  keV  •  EffecDve  area  ~  600  cm2  at  1  keV    High  Resolu;on  Camera  (HRC)  •  0.4”  resoluDon,  30’  FOV  •  EffecDve  area  ~  200  cm2  at  1  keV    High  Energy  Transmission  Gra;ng  (HETG)  •  E/ΔE  =  1000  •  0.4  –  10  keV  

Low  Energy  Transmission  Gra;ng  (LETG)  •  OpDmized  for  low  energy  (0.08-­‐0.2  keV)  

spectroscopy      

But  how  do  you  detect  X-­‐rays?  

Propor;onal  Counters  (ROSAT  PSPC)    •  Pass  X-­‐rays  into  a  gas-­‐filled  chamber  •  X-­‐ray  enters  chamber,  ionizes  an  atom  (primary  electron)  •  Primary  electrons  can  have  enough  energy  to  ionize  other  atoms  (secondary  

electrons)  •  Electrons  accelerate  towards  anode  wire,  ionizing  more  atoms  (“gas  gain”  ~  2-­‐3  

orders  of  magnitude)  •  MulDple  anode  wires  give  posiDonal  sensiDvity  •  Energy  informaDon  comes  from  signal  strength  •  Limited  by  gas  supply    

Scin;lla;on  Detectors    •  For  X-­‐ray  energies  >  50  keV,  the  gas  density  needed  to  stop  an  X-­‐ray  becomes  

prohibiDve  •  ScinDllaDon  detectors  use  solid  crystal  (NaI  or  CsI  for  example)  which  emits  light  

upon  absorpDon  of  a  photon    •  Detect  photons  using  a  photomulDplier  tube  

X-­‐ray  CCDs  (Chandra  ACIS)    •  Conceptually  like  opDcal  CCDs  •  OpDcal  photon  produces  1  electron,  X-­‐ray  photon  produces  many  •  OpDcal  CCDs  integrate  to  build  up  charge  •  X-­‐ray  CCDs  can  be  read  out  fast,  so  charge  tells  you  energy  of  X-­‐ray  

Microchannel  plates  (Chandra  HRC)    •  Material  with  many  pores/channels,  with  a  voltage  

applied.  •  X-­‐ray  hits  side  of  channel,  kicks  out  electron  •  Electron  accelerates,  kicks  out  more  electrons  •  Signal  measured  for  each  channel  •  Long  life-­‐Dme  (no  gas  supply  issues)  •  Good  spaDal  resoluDon,  poor  energy  resoluDon      

The  Sloan  Digital  Sky  Survey  

Imaging:  •  MulDband  ugriz,  median  seeing  ~  1.4”  •  54s  exposure  Dme  by  scanning  gives  glim  =  22.2  •  ~  2%  photometric  uncertainty  •  7,500  square  degrees  in  Legacy  (~  15,000  total)  •  208M  galaxies,  260M  stars    Fiber  spectroscopy  (Legacy):  •  R  ~  2000  spectra  from  3800  –  9200  Å  •  Redshiq  accuracy  ~  30  km/s  •  Galaxies  (r<17.77)  and  Quasars  (i<19.1  or  20.2)  •  ~  1M  (1.9M)  galaxy  spectra,  120K  (300K)  

quasar  spectra,  (270K)  stellar  spectra  

Dedicated  2.5m  telescope  at  Apache  Point,  NM  Main  Survey  (“Legacy”)  operated  2000  –  2008,  through  Data  Release  7  (DR7)  AddiDonal  projects  since  then:  SEGUE,  BOSS,  APOGEE,  MARVELS  (DR10)      

SDSS  Data  Products  

Calibrated  Images  and  Spectra:  •  Quick  look  format  •  Reduced  fits  files  

 Data  Products  (Imaging):  

•  Magnitudes,  colors  •  For  galaxies:  size,  structural  informaDon,  photo-­‐z  

Data  Products  (Spectra):  •  Redshiq/velocity  •  Line  indices  •  Spectral  classificaDon  

 Catalogs,  for  example:  

•  Luminous  Red  Galaxies  •  Quasar  catalog  •  White  dwarf  catalog  •  Moving  objects