liminfoTOPCAT Reference
TOPCAT 카탈로그 크로스매칭/플롯/VO 프로토콜 레퍼런스
TOPCAT Reference 소개
TOPCAT 레퍼런스는 대규모 천문 카탈로그를 다루는 천문학자와 천체물리학자를 위한 실용 가이드입니다. TOPCAT(Tool for OPerations on Catalogues And Tables)은 Java 기반의 테이블 데이터 분석 도구로, 이 레퍼런스는 5가지 핵심 기능 영역을 다룹니다: 기본 사용(실행, 파일 형식, stilts CLI, 활성화 동작, 내보내기), 테이블 조작(열 수식, 행 부분집합, 정렬, 통계, JEL 수식 문법), 시각화(스카이 플롯, 히스토그램, 산점도, 3D 큐브 플롯, 밀도 플롯, 폼 레이어), 크로스매칭(하늘 위치, 정확값, 내부 중복, 다중 테이블), VO 서비스(CDS 업로드, TAP/ADQL, 원뿔 검색, SIA, SAMP).
테이블 조작 섹션에서는 JEL 수식으로 파생 열을 생성하는 방법(skyDistanceDegrees로 각거리 계산, log10으로 등급 변환, 색지수 계산), 등급/분류/신호대잡음비 기준 행 필터링을 위한 부분집합 정의, 평균/중앙값/표준편차/분위수 등 열별 통계 계산을 상세히 다룹니다. 시각화 섹션에서는 Aitoff/입체 투영 스카이 좌표 도시, 수백만 점 데이터의 밀도 맵, 오차 막대, 등고선 오버레이, 변수 매핑 점 크기/색상을 안내합니다.
크로스매칭과 VO 서비스 섹션은 다파장 천문학에 특히 유용합니다. 하늘 위치 크로스매칭은 HEALPix 인덱싱으로 설정 가능한 매칭 반경(보통 1 아크초)의 효율적 위치 매칭을 수행합니다. TAP 쿼리는 ADQL(CONTAINS, POINT, CIRCLE 등 공간 함수가 포함된 SQL 확장)로 Gaia DR3 같은 원격 데이터베이스에 직접 접근합니다. CDS 업로드 크로스매치는 2MASS, SDSS, Gaia 등 대형 카탈로그와 서버 측 매칭을 수행하고, SAMP 연동으로 Aladin, DS9와 실시간 데이터 교환이 가능합니다.
주요 기능
- FITS, VOTable, CSV, TSV, ASCII, IPAC, SQL 데이터베이스 등 다양한 카탈로그 파일 형식 지원
- 수학, 문자열, 좌표, 조건 함수를 제공하는 JEL 수식 엔진으로 계산 열 생성
- Aitoff, 입체, sin 투영을 지원하는 스카이 플롯으로 RA/Dec 소스 분포 시각화
- 설정 가능한 반경, HEALPix 인덱싱, 최적/전체 매칭 모드의 하늘 위치 크로스매칭
- ADQL 공간 함수(CONTAINS, POINT, CIRCLE)를 활용한 원격 데이터베이스 TAP 쿼리
- 2MASS, SDSS, Gaia, VizieR 카탈로그와 서버 측 매칭을 위한 CDS 업로드 크로스매치
- Aladin, DS9 등 VO 도구와 실시간 데이터 교환을 위한 SAMP 프로토콜 연동
- 일괄 처리, 스크립트 크로스매칭, 자동 플롯 생성을 위한 stilts 명령행 인터페이스
자주 묻는 질문
TOPCAT은 천문학에서 어떻게 사용되나요?
TOPCAT은 표 형식의 천문 데이터를 탐색, 분석, 크로스매칭하는 대화형 Java 응용 프로그램입니다. FITS, VOTable 등 형식의 수백만 행 카탈로그를 처리하고, 대화형 플롯(스카이 맵, 산점도, 히스토그램)을 제공하며, 하늘 위치나 정확값으로 카탈로그 간 크로스매칭을 수행하고, VO 서비스에 접속해 원격 카탈로그를 조회합니다. 다파장 카탈로그 분석과 소스 식별에 널리 사용됩니다.
두 천문 카탈로그를 위치 기반으로 크로스매칭하려면?
Joins > Sky Match에서 두 테이블을 선택하고 각각의 RA, Dec 열을 지정한 후 매칭 반경(보통 1 아크초)을 설정합니다. Best Match는 소스당 가장 가까운 하나의 매칭, All Matches는 반경 내 모든 쌍을 반환합니다. TOPCAT은 HEALPix 공간 인덱싱으로 수백만 소스도 효율적으로 매칭합니다.
TAP 쿼리와 ADQL은 어떻게 사용하나요?
TAP(Table Access Protocol)은 ADQL(천문 데이터 쿼리 언어, SQL 확장)로 원격 천문 데이터베이스를 조회합니다. VO > TAP Query에서 서비스 URL(예: Gaia의 https://gea.esac.esa.int/tap-server/tap)을 입력하고, CONTAINS(POINT(ra,dec), CIRCLE(중심ra, 중심dec, 반경)) 같은 공간 함수로 원뿔 검색 등의 ADQL 쿼리를 작성합니다.
TOPCAT에서 계산 열은 어떻게 만드나요?
Add Column에서 JEL 수식을 입력합니다. sqrt(pow(ra1-ra2,2)+pow(dec1-dec2,2))로 좌표 차이, 2.5*log10(flux)로 등급 변환, skyDistanceDegrees(ra1,dec1,ra2,dec2)로 각거리, condition ? val1 : val2로 조건식을 작성할 수 있습니다. NULL 값은 isNull(x)로 확인합니다.
TOPCAT과 stilts의 차이점은 무엇인가요?
TOPCAT은 시각적 탐색과 분석을 위한 대화형 GUI입니다. stilts(STIL Tool Set)는 일괄 처리와 스크립팅을 위한 명령행 도구입니다. tpipe(필터링 파이프라인), tmatch2(쌍별 크로스매칭), plot2sky(스카이 플롯 내보내기) 등의 명령으로 GUI에서 반복적인 작업을 자동화할 수 있습니다. 두 도구 모두 동일한 라이브러리를 공유합니다.
CDS 업로드 크로스매치는 어떻게 사용하나요?
VO > CDS Upload X-Match에서 로컬 테이블이 CDS 서버에 업로드되어 선택한 원격 카탈로그(2MASS, SDSS, WISE, Gaia 등)와 위치 매칭됩니다. 대규모 카탈로그와의 매칭 계산이 서버 측에서 이루어지므로 효율적입니다. 결과는 양쪽 카탈로그의 열이 결합된 새 테이블로 반환됩니다.
TOPCAT은 어떤 시각화 옵션을 제공하나요?
스카이 플롯(Aitoff, 입체, sin 투영의 RA/Dec), 2D 산점도(등고선 오버레이 가능), 히스토그램(로그 축, 서브셋별 색상), 3D 큐브 플롯(회전/줌), 밀도 플롯(로그 스케일 컬러맵으로 수백만 점 표시)을 제공합니다. 각 플롯에 마크, 선, 오차 막대, 텍스트 레이블, 변수 매핑 크기/색상 등 다양한 폼 레이어를 추가할 수 있습니다.
SAMP 연동은 어떻게 작동하나요?
SAMP(Simple Application Messaging Protocol)는 TOPCAT이 Aladin(이미지 뷰어), DS9(FITS 뷰어) 등 VO 호환 도구와 실시간으로 데이터를 교환할 수 있게 합니다. TOPCAT에서 소스를 클릭하면 좌표가 Aladin으로 전송되어 이미지 뷰를 중심 이동시킬 수 있습니다. 테이블과 이미지를 응용 간 브로드캐스트할 수 있으며, Interop > SAMP에서 SAMP Hub가 자동 시작됩니다.