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国家天文台参与的斯隆数字巡天四期项目启动

发表日期:2014-07-15来源:放大 缩小

  经过多年筹备,国家天文台作为正式成员单位参与的国际大规模巡天斯隆数字化巡天四期项目(以下简称SDSS-IV, 网址:http://www.sdss.org/)于7月15日正式启动,开始为期四至六年的巡天观测和科学研究任务,从而为实施天文科技战略先导项目奠定了一项坚实的基础。  

  斯隆数字化巡天(SDSS)是世界上迄今为止最大规模的星系图像和光谱巡天项目。自本世纪初开始实施,14年来已完成三个阶段的巡天任务,获得了全天四分之一的光学图像和超过100万星系、类星体和恒星的光学光谱数据,产生了大量具有革命性的天文学研究成果,成为目前用户最多、产出最丰、影响最大的地面光学和红外观测设备之一。据不完全统计,至2012年底全球天文学家基于SDSS数据已发表超过5000篇科学论文,获得20万余次引用。基于前三期取得的巨大成功,SDSS201471日正式进入第四阶段,将在20206月底结束之前使用斯隆望远镜完成三项新的大规模红移巡天,针对银河系结构、近邻星系二维性质和宇宙大尺度结构等三个领域的前沿科学问题展开全面而深入的研究。SDSS-IV 提供的描述深场宇宙的关键数据将大力推动多个天文学领域的研究(如中科院先导B计划资助的研究课题)。SDSS-IV继承SDSS前三期的成熟设备和成功经验,具有投资少、风险低、回报高等优点,从时间上填补了SDSS和下一代大规模巡天(如DESIEuclid)之间的空白,具有承前启后的独特作用。 

  SDSS-IV项目由来自全球四大洲40个研究机构的200余位天文学家共同参与实施。国家天文台与SDSS合作组于201212月正式签署合作协议,成为SDSS-IV的所级成员单位 (full institutional member) 。这意味着国家天文台每一位成员都拥有SDSS-IV合作组所有内部数据的平等使用权。在台领导的大力支持下,国台组成了一支由千人计划学者、国家杰青为核心成员的高水平SDSS-IV研究团队。其中我台主持的南银冠U波段巡天 (SCUSS) SDSS-IV合作组高度认可, SCUSS数据作为实物贡献 (in-kind contribution),为我台免费获取了部分 SDSS-IV数据权。2012年开始,国台与世界上最知名的SDSS研究单位之一,英国Portsmouth大学的宇宙学与引力研究所 (ICG) 开展围绕SDSS-IV项目的国际合作,并于2013年开始,面向全世界联合招聘博士后。首批SDSS-IV博士后将于201410月正式国台工作。国台研究团队的研究范围涵盖SDSS-IV 所有巡天项目(eBOSS, MaNGAAPOGEE-II)的科学目标,并在某些领域的研究水平处于世界前列。相信在未来几年内,我们的团队将利用第一手的SDSS数据,发挥特长,在优势研究领域做出世界一流的研究成果。 

  附:SDSS-IV项目背景介绍(来源:SDSS-IV新闻办公室;翻译:赵公博) 

  SDSS巡天前三期项目成功运行的基础上,SDSS四期项目将对宇宙中从未探索过的区域开展全新研究: 

  ——使用位于智利的望远镜,在前所未有的细节上研究整个银河系内部恒星的组成和运动特征; 

  ——使用尖端设备,绘制数千个近邻星系的内部详细结构图,研究它们数十亿年来的演化历史; 

  ——通过测量新的遥远星系和类星体,测量宇宙在其演化历史中未探索过的50亿年时间窗口内的膨胀速率。 

  图注:新的斯隆数字巡天可以通过使用新的光纤束,在对同一个星系中的多个位置进行光谱观测。左图展示的是斯隆基金会望远镜导入光纤束连接器的特写。右下图表示每一根光纤是如何观测星系不同区域的。哈勃空间望远镜拍摄的这张图片显示的是最先被新的斯隆数字巡天测量过的星系。右上图显示的是两根光纤观测同一个星系两个不同区域获得的数据,表明中心区域与外部区域的光谱具有显著区别。  

  图片来源:Dana Berry / SkyWorks Digital Inc., David Law, and the SDSS collaboration 

  哈勃空间望远镜图片来源:(http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2008/16 /image/cg/): NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University) 

  SDSS-IV巡天项目是一个大型国际合作项目。其团队由来自四大洲40余个研究所的200余位天文学家组成。SDSS-IV将利用分别位于南、北半球的望远镜,首次对全天区进行大尺度结构巡天实验。在过去的14年里,许多天文学家利用SDSS前三期的数据取得了革命性的天文发现SDSS-IV项目首席科学家,美国纽约大学的Michael Blanton教授说,我们成功地绘制了宇宙大尺度结构天图,发现了银河系内新的结构,从太阳系内部的小行星到遥远的类星体,我们取得了一系列意料之外的新发现。 

  新的SDSS四期项目将提供全新的海量天文观测数据。这些数据将显著的帮助我们从所有尺度上理解宇宙。在银河系内,SDSS-IV将观测数十万颗恒星,包括与在银河系同时诞生的古老恒星,也包括昨天形成的新恒星。通过测量这些恒星的组成、位置和运动,我们可以了解银河系的形成和演化历史。 

  图注:如左图所示,斯隆数字巡天将通过使用智利阿帕契点天文台的斯隆基金会望远镜以及阿斯坎帕纳斯天文台的杜邦望远镜扩展其观测范围。由于地轴与银盘之间存在倾角,位于南天的望远镜对银河系中心区域(标绿部分)具有更好的观测视角,因此北天的望远镜(标蓝部分)将观测到与南天十分不同的银河系区域。依赖于不同的巡天策略、恒星密度,以及视线方向的尘埃消光,银河系巡天将观测到离太阳不同距离的区域,这些区域用网格球表示。如下图所示,斯隆电子第四代巡天也将观测到近邻矮星系麦哲伦星云。 

  图片来源:Dana Berry / SkyWorks Digital Inc., David Law, and the SDSS collaboration 

  “在过去的14年中,SDSS已经观测了超过50万颗河内恒星,这是一个很好的开始”,SDSS-IV项目科学发言人,俄亥俄州立大学的Jennifer Johnson博士说,“但是,在北半球,地球挡住了观测银河系四分之一范围的视线,并在很大程度上影响了我们观测银河系中心。因此可以说SDSS还没有观测过银河系整体。” 

  图注:斯隆数字巡天(SDSS)已经绘制了数十亿光年前的宇宙图像,重点是宇宙大爆炸后的70亿年至今、以及大爆炸后的20亿年至40亿年的部分。SDSS-IV将致力于描述大爆炸后30亿至80亿年间星系和类星体的分布,此阶段是暗能量开始影响宇宙膨胀的关键时间。 

  图片来源:Dana Berry / SkyWorks Digital Inc. and the SDSS collaboration 

  WMAP宇宙微波背景图片来源:NASA/WMAP Science Team     

  新的SDSS-IV将填补这项空白。本项目除了使用位于新墨西哥的斯隆2.5米望远镜,还将使用位于智利安第斯山脉的Las Campanas天文台的2.5Irenee du Pont望远镜。除了360度观测银河系以外,新望远镜还将观测近邻麦哲伦云中的恒星。这将为天文学家提供银河系环境研究的重要信息。 

  然而,银河系只是SDSS-IV观测的众多星系中的一个。SDSS-IV将使用最新技术手段测绘数千个近邻星系的内部结构图。不同于之前所有的巡天项目,SDSS-IV不只是只观测星系中心很小的区域,而是测量星系的全部。这得益于一项把许多光纤集成紧凑阵列的新技术。通过观测星系全表面,这些光纤阵列可以快速测量近邻超过一万个星系的二维光谱。我们的目标是理解这些星系的生命循环过程SDSS-IV项目科学家Matthew Bershady说。 

  新的SDSS项目将会提高我们对宇宙整体的认识。她将能够在80%宇宙的演化历史中,精确测定时空的膨胀速率。这意味着我们可以追溯到宇宙年龄只有三十亿年的时期。这些测量可以帮助研究神秘的暗能量的性质。 

  新的宇宙学测量将包括一项对几乎所有类星体的巡天。该巡天将以一种前所未有的方式测量宇宙膨胀历史。SDSS-IV项目中的其他巡天子项目将会跟踪测量已被X射线巡天发现的星系,并将首次对变源进行系统的光谱研究。这将为天文学家研究多种类型的提供变源提供关键信息。 

    

    

 

       

     

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