Cyfrowy przegląd nieba Sloan - Sloan Digital Sky Survey
| Alternatywne nazwy | SDSS |
|---|---|
| Typ ankiety |
badanie astronomiczne 
|
| Nazwany po |
Fundacja Alfreda P. Sloana
|
| Kod Obserwatorium | 645 |
| Obserwacje |
Obserwatorium Apache Point
|
| Zespół muzyczny |
widmo widzialne , podczerwień , ultrafiolet
|
| Strona internetowa | www |
 Powiązane multimedia na Wikimedia Commons
| |
| Część serii na |
| Kosmologia fizyczna |
|---|
 |
Sloan Digital Sky Survey lub SDSS jest głównym multi-spektralnej obrazowania i spektroskopowe ku czerwieni Badanie pomocą dedykowanego 2,5 m szerokokątny teleskop optyczny na Apache punkt Observatory w Nowym Meksyku, USA. Projekt został nazwany na cześć Fundacji Alfreda P. Sloana , która wniosła znaczne środki finansowe.
Ustanowienie
Konsorcjum University of Washington i Princeton University zostało utworzone w celu przeprowadzenia badania przesunięcia ku czerwieni. Konsorcjum Badań Astrofizycznych (ARC) zostało utworzone przy dodatkowym udziale New Mexico State University i Washington State University w celu zarządzania działaniami w Apache Point. W 1991 roku Fundacja Sloan przyznała ARC środki finansowe na badania i budowę sprzętu do realizacji prac.
Operacja
Zbieranie danych rozpoczęło się w 2000 r.; Ostateczna publikacja danych obrazowania (DR9) obejmuje ponad 35% nieba, z obserwacjami fotometrycznymi około 1 miliarda obiektów, podczas gdy przegląd nadal gromadzi widma , mając do tej pory widma ponad 4 milionów obiektów. Głównym próbki Galaxy ma średnią przesunięcie ku czerwieni w Z = 0,1; są przesunięcia ku czerwieni dla jasnych czerwonych galaktyk do z = 0,7, a dla kwazarów do z = 5; a badanie obrazowe było zaangażowane w wykrywanie kwazarów poza przesunięciem ku czerwieni z = 6.
Data release 8 (DR8), opublikowana w styczniu 2011 roku, obejmuje wszystkie obserwacje fotometryczne wykonane kamerą SDSS, obejmujące 14 555 stopni kwadratowych nieba (nieco ponad 35% pełnego nieba). Publikacja danych 9 (DR9), opublikowana 31 lipca 2012 r., zawiera pierwsze wyniki Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), w tym ponad 800 000 nowych widm. Ponad 500 000 nowych widm to obiekty we Wszechświecie sprzed 7 miliardów lat (mniej więcej połowa wieku Wszechświata). Publikacja danych 10 (DR10), opublikowana 31 lipca 2013 r., zawiera wszystkie dane z poprzednich wersji oraz pierwsze wyniki z eksperymentu APO Galactic Evolution Experiment (APOGEE) , w tym ponad 57 000 wysokiej rozdzielczości widm podczerwonych gwiazd w Mlecznym Sposób. DR10 zawiera również ponad 670 000 nowych widm BOSS galaktyk i kwazarów w odległym wszechświecie. Publicznie dostępne obrazy z ankiety zostały wykonane w latach 1998-2009.
W lipcu 2020 r., po 20-letnim przeglądzie, astrofizycy ze Sloan Digital Sky Survey opublikowali największą, jak dotąd, najbardziej szczegółową mapę 3D Wszechświata, wypełnili lukę 11 miliardów lat w jego historii ekspansji i dostarczyli danych, które popiera teorię płaskiej geometrii wszechświata i potwierdza, że różne regiony wydają się rozszerzać z różnymi prędkościami .
Obserwacje
SDSS wykorzystuje dedykowany szerokokątny teleskop optyczny 2,5 m; od 1998 do 2009 obserwowany zarówno w trybach obrazowania, jak i spektroskopii. Kamera do obrazowania została wycofana pod koniec 2009 roku, od tego czasu teleskop obserwował w całości w trybie spektroskopowym.
Zdjęcia wykonano przy użyciu fotometrycznego systemu pięciu filtrów (o nazwach u , g , r , i oraz z ). Obrazy te są przetwarzane w celu wytworzenia listy obserwowanych obiektów i różnych parametrów, takich jak to, czy wydają się punktowe lub rozciągnięte (jak może to zrobić galaktyka) oraz jak jasność CCD odnosi się do różnych rodzajów jasności astronomicznej .
Do obserwacji obrazowania teleskop SDSS wykorzystywał technikę skanowania dryfu , ale z choreograficzną zmiennością rektascensji , deklinacji , szybkości śledzenia i rotacji obrazu, co pozwala teleskopowi śledzić wielkie koła i nieprzerwanie rejestrować małe paski nieba. Obraz gwiazd w płaszczyźnie ogniskowej dryfuje wzdłuż układu CCD, a ładunek jest przesuwany elektronicznie wzdłuż detektorów dokładnie w tym samym tempie, zamiast pozostawać nieruchomym, jak w teleskopach śledzonych. (Zwykłe parkowanie teleskopu podczas ruchu nieba jest możliwe tylko na równiku niebieskim , ponieważ gwiazdy o różnej deklinacji poruszają się z różną prędkością pozorną). Ta metoda umożliwia spójną astrometrię w najszerszym możliwym polu i minimalizuje koszty związane z odczytem detektorów. Wadą są niewielkie zniekształcenia.
Kamera obrazowania teleskopu składa się z 30 chipów CCD, każdy o rozdzielczości 2048×2048 pikseli , co daje łącznie około 120 megapikseli . Żetony są ułożone w 5 rzędach po 6 żetonów. Każdy rząd ma inny filtr optyczny o średnich długościach fal 355,1, 468,6, 616,5, 748,1 i 893,1 nm , z 95% kompletnością typowego widzenia do wielkości 22,0, 22,2, 22,2, 21,3 i 20,5 dla u , g , r , i , z odpowiednio. Filtry są umieszczane na aparacie w kolejności r , i , u , z , g . Aby zredukować hałas, aparat jest chłodzony ciekłym azotem do 190 kelwinów (około -80 °C) .
Wykorzystując te dane fotometryczne, do spektroskopii wybiera się również gwiazdy, galaktyki i kwazary . Spektrograf działa poprzez podawanie pojedynczego włókna optycznego dla każdego docelowego przez otwór wywiercony w płycie aluminiowej. Każdy otwór jest pozycjonowany specjalnie dla wybranego celu, więc każde pole, w którym mają być zbierane widma, wymaga unikalnej płytki. Oryginalny spektrograf dołączony do teleskopu był w stanie zarejestrować 640 widm jednocześnie, podczas gdy zaktualizowany spektrograf dla SDSS III może zarejestrować 1000 widm naraz. W ciągu każdej nocy do rejestrowania widm używa się zwykle od sześciu do dziewięciu płyt. W trybie spektroskopowym teleskop śledzi niebo w standardowy sposób, skupiając obiekty na odpowiadających im końcówkach włókien.
Każdej nocy teleskop produkuje około 200 GB danych.
Fazy
SDSS-I: 2000-2005
Podczas pierwszej fazy działania, w latach 2000-2005, SDSS wykonał zdjęcia ponad 8000 stopni kwadratowych nieba w pięciu optycznych pasmowych przejściach i uzyskał widma galaktyk i kwazarów wybrane spośród 5700 stopni kwadratowych tego zobrazowania. Uzyskał również wielokrotne obrazowanie (około 30 skanów) paska o powierzchni 300 stopni kwadratowych w południowej czapce galaktycznej.
SDSS-II: 2005-2008
W 2005 roku badanie wkroczyło w nową fazę, SDSS-II , poprzez rozszerzenie obserwacji o badanie struktury i składu gwiazd Drogi Mlecznej , SEGUE i Sloan Supernova Survey, które obserwuje po zdarzeniach supernowych Ia , aby zmierzyć dalekie odległości przedmioty.
Ankieta dotycząca dziedzictwa Sloana
Sloan Legacy Survey obejmuje ponad 7500 stopni kwadratowych Północnej czapy galaktycznej z danymi z prawie 2 milionów obiektów i widm z ponad 800 000 galaktyk i 100 000 kwazarów. Informacje o położeniu i odległości obiektów pozwoliły po raz pierwszy zbadać wielkoskalową strukturę Wszechświata z jego pustkami i włóknami. Prawie wszystkie te dane uzyskano w SDSS-I, ale niewielka część śladu została ukończona w SDSS-II.
Rozszerzenie Sloan dla Galaktycznego Zrozumienia i Eksploracji (SEGUE)
The Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration uzyskało widma 240 000 gwiazd (o typowej prędkości radialnej 10 km/s) w celu stworzenia szczegółowej trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej. Dane SEGUE dostarczają dowodów na wiek, skład i rozkład przestrzeni fazowej gwiazd w różnych komponentach galaktycznych, dostarczając kluczowych wskazówek dla zrozumienia struktury, formowania się i ewolucji naszej galaktyki .
Widma gwiazd, dane obrazowe i katalogi parametrów pochodnych dla tego przeglądu są publicznie dostępne w ramach SDSS Data Release 7 (DR7).
Ankieta dotycząca supernowej Sloana
Przegląd SDSS Supernova Survey, który trwał od 2005 do 2008 roku, wykonał powtórne zobrazowanie jednego pasa nieba o szerokości 2,5° wyśrodkowanego na równiku niebieskim, przechodząc od 20 godzin rektascensji do 4 godzin RA, tak że znajdował się on w południowej czapie galaktycznej (patrz Draft: galaktyczna czapa) i nie ucierpiały w wyniku galaktycznego wyginięcia . W ramach projektu odkryto ponad 500 supernowych typu Ia. Do końca 2007 roku w ramach Supernova Survey poszukiwano supernowych typu Ia . Badanie szybko przeskanowało obszar o powierzchni 300 stopni kwadratowych, aby wykryć obiekty zmienne i supernowe. Wykrył 130 potwierdzonych zdarzeń supernowych Ia w 2005 r. i kolejnych 197 w 2006 r. W 2014 r. opublikowano jeszcze większy katalog zawierający 10258 zmiennych i przejściowych źródeł. Spośród nich 4607 źródeł to potwierdzone lub prawdopodobnie supernowe, co sprawia, że jest to największy do tej pory zestaw supernowych.
SDSS III: 2008-2014
W połowie 2008 roku uruchomiono SDSS-III. Składał się z czterech oddzielnych badań:
Eksperyment Galaktycznej Ewolucji APO (APOGEE)
W eksperymencie APO Galactic Evolution (APOGEE) wykorzystano spektroskopię w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości sygnału do szumu, aby przeniknąć pył, który przesłania wewnętrzną Galaktykę. APOGEE zbadał 100 000 czerwonych olbrzymów w pełnym zakresie zgrubienia galaktycznego , poprzeczki, dysku i halo . Zwiększyła liczbę gwiazd obserwowanych w wysokiej rozdzielczości spektroskopowej (R ~ 20 000 przy λ ~ 1,6 μm) i wysokim stosunku sygnału do szumu (S/N ~ 100) o ponad 100 razy. Widma o wysokiej rozdzielczości ujawniły obfitość około 15 pierwiastków, dająca informacje o składzie obłoków gazowych, z których powstały czerwone olbrzymy. APOGEE planowało zbierać dane od 2011 do 2014 roku, a pierwsze wydanie danych miało nastąpić w lipcu 2013 roku.
Spektroskopowe badanie oscylacyjne barionu (BOSS)
Badanie spektroskopii spektroskopowej oscylacji baryonowej (BOSS) SDSS-III zostało zaprojektowane do pomiaru tempa ekspansji Wszechświata . Zmapowano rozkład przestrzenny świecących czerwonych galaktyk (LRG) i kwazarów, aby określić ich rozkład przestrzenny i wykryć charakterystyczną skalę odciśniętą przez oscylacje akustyczne barionu we wczesnym Wszechświecie. Fale dźwiękowe, które rozchodzą się we wczesnym wszechświecie, jak fale rozchodzące się w stawie, odciskają charakterystyczną skalę na pozycjach galaktyk względem siebie. Ogłoszono, że BOSS zmierzył skalę wszechświata z dokładnością do jednego procenta i został ukończony wiosną 2014 roku.
Wieloobiektowy przegląd dużych obszarów planety APO Radial Velocity Exoplanet (MARVELS)
Multi-object APO Radial Velocity Exoplanet Large-area Survey (MARVELS) monitorował prędkości radialne 11 000 jasnych gwiazd z precyzją i kadencją niezbędną do wykrycia gazowych olbrzymów, których okresy orbitalne wahają się od kilku godzin do dwóch lat. W tym naziemnym przeglądzie dopplerowskim wykorzystano teleskop SDSS i nowe wieloobiektowe instrumenty dopplerowskie do monitorowania prędkości radialnych.
Głównym celem projektu było wygenerowanie wielkoskalowej, statystycznie dobrze zdefiniowanej próbki planet olbrzymów . Poszukiwał planet gazowych o okresach orbitalnych od godzin do 2 lat i masach od 0,5 do 10 mas Jowisza . W sumie przeanalizowano 11 000 gwiazd z 25-35 obserwacjami na gwiazdę w okresie 18 miesięcy. Oczekiwano, że wykryje od 150 do 200 nowych egzoplanet i był w stanie zbadać rzadkie układy, takie jak planety o ekstremalnej ekscentryczności i obiekty na „ pustyni brązowych karłów ”.
Zebrane dane posłużyły jako próba statystyczna do teoretycznego porównania i odkrycia rzadkich systemów. Projekt rozpoczął się jesienią 2008 roku i trwał do wiosny 2014 roku.
SEGUE-2
Oryginalne rozszerzenie Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration (SEGUE-1) uzyskało widma prawie 240 000 gwiazd różnych typów widmowych. Opierając się na tym sukcesie, SEGUE-2 spektroskopowo obserwował około 120 000 gwiazd, skupiając się na gwiezdnym halo Drogi Mlecznej in situ, z odległości od 10 do 60 kpc. SEGUE-2 podwoił wielkość próbki SEGUE-1 .
Połączenie SEGUE-1 i 2 ujawniło złożoną kinematyczną i chemiczną podstrukturę halo i dysków galaktycznych, dostarczając istotnych wskazówek dotyczących historii gromadzenia się i wzbogacania galaktyki. W szczególności oczekiwano, że zewnętrzne halo będzie zdominowane przez późne zdarzenia akrecyjne. Dane SEGUE mogą pomóc w ograniczeniu istniejących modeli formowania się halo gwiezdnego i stanowić podstawę nowej generacji wysokiej rozdzielczości symulacji formowania się galaktyk. Ponadto SEGUE-1 i SEGUE-2 mogą pomóc w odkryciu rzadkich, chemicznie prymitywnych gwiazd, które są skamieniałościami najwcześniejszych generacji kosmicznego formowania się gwiazd.
SDSS IV: 2014–2020
Najnowsza generacja SDSS (SDSS-IV, 2014-2020) rozszerza precyzyjne pomiary kosmologiczne na krytyczną wczesną fazę kosmicznej historii (eBOSS), rozszerzając swój spektroskopowy przegląd galaktyki w podczerwieni na półkuli północnej i południowej (APOGEE-2). ) oraz po raz pierwszy przy użyciu spektrografów Sloana do tworzenia przestrzennie rozdzielonych map poszczególnych galaktyk (MaNGA).
Eksperyment Galaktycznej Ewolucji APO (APOGEE-2)
Przegląd gwiazd Drogi Mlecznej z dwoma głównymi komponentami: przegląd północny z wykorzystaniem czasu jasnego w APO oraz przegląd południowy przy użyciu 2,5-metrowego teleskopu du Pont w Las Campanas.
rozszerzone badania spektroskopowe oscylacji barionowej (eBOSS)
Kosmologiczny przegląd kwazarów i galaktyk, obejmujący również podprogramy do badania obiektów zmiennych (TDSS) i źródeł promieniowania rentgenowskiego (SPIDERS).
Mapowanie pobliskich galaktyk w APO (MaNGA)
MaNGA (Mapping Near Galaxies at Apache Point Observatory ) badało szczegółową wewnętrzną strukturę prawie 10 000 pobliskich galaktyk od 2014 roku do wiosny 2020 roku. Wcześniejsze przeglądy SDSS pozwalały jedynie na obserwację widm z centrum galaktyk. Dzięki zastosowaniu dwuwymiarowych macierzy światłowodów połączonych w sześciokątny kształt, MaNGA był w stanie wykorzystać spektroskopię z rozdzielczością przestrzenną do skonstruowania map obszarów w galaktykach, umożliwiając głębszą analizę ich struktury, np. prędkości radialnych i regionów powstawania gwiazd .
SDSS-V: 2020-aktualny
Apache Point Observatory w Nowym Meksyku rozpoczęło zbieranie danych dla SDSS-V w październiku 2020 r. Apache Point ma zostać przekształcone do połowy 2021 r. z płyt zaślepiających (płyty aluminiowe z ręcznie umieszczanymi otworami, przez które prześwituje światło gwiazd) w małego automatycznego robota broni, z Obserwatorium Las Campanas w Chile później w tym samym roku. Przegląd Milky Way Mapper skupi się na widmach sześciu milionów gwiazd. Badanie Black Hole Mapper skupi się na galaktykach, aby pośrednio analizować ich supermasywne czarne dziury. Local Volume Mapper namierzy pobliskie galaktyki, aby przeanalizować ich obłoki gazu międzygwiazdowego.
Dostęp do danych
Badanie udostępnia publikacje danych w Internecie. SkyServer oferuje szereg interfejsów do bazowego programu Microsoft SQL Server . W ten sposób dostępne są zarówno widma, jak i obrazy, a interfejsy są bardzo łatwe w użyciu, dzięki czemu, na przykład, można uzyskać pełnokolorowy obraz dowolnego obszaru nieba objętego udostępnieniem danych SDSS, po prostu podając współrzędne. Dane są dostępne wyłącznie do użytku niekomercyjnego, bez pisemnej zgody. SkyServer zapewnia również szereg samouczków skierowanych do każdego, od uczniów po zawodowych astronomów. Dziesiąta ważna publikacja danych, DR10, opublikowana w lipcu 2013 r., udostępnia obrazy, katalogi obrazowania, widma i przesunięcia ku czerwieni za pośrednictwem różnych interfejsów wyszukiwania.
Surowe dane (przed przetworzeniem ich w bazy danych obiektów) są również dostępne za pośrednictwem innego serwera internetowego i po raz pierwszy doświadczane jako „przelot” za pośrednictwem programu NASA World Wind .
Niebo w Google Earth zawiera dane z SDSS dla tych regionów, w których takie dane są dostępne. Istnieją również wtyczki KML do warstw fotometrii i spektroskopii SDSS, umożliwiające bezpośredni dostęp do danych SkyServer z poziomu Google Sky.
Dane są również dostępne w Planetarium Hayden z wizualizatorem 3D.
Istnieje również stale rosnąca lista danych dla regionu Stripe 82 SDSS.
Podążając za wkładem współpracownika technicznego Jima Graya w imieniu Microsoft Research w projekt SkyServer, Microsoft WorldWide Telescope korzysta z SDSS i innych źródeł danych.
MilkyWay@home wykorzystał również dane SDSS do stworzenia bardzo dokładnego trójwymiarowego modelu galaktyki Drogi Mlecznej.
Wyniki
Wraz z publikacjami opisującymi sam przegląd, dane SDSS zostały wykorzystane w publikacjach dotyczących szerokiego zakresu tematów astronomicznych. Strona internetowa SDSS zawiera pełną listę tych publikacji obejmujących odległe kwazary na granicach obserwowalnego Wszechświata, rozmieszczenie galaktyk, właściwości gwiazd w naszej własnej galaktyce, a także tematy takie jak ciemna materia i ciemna energia we wszechświecie.
Mapy
W oparciu o wydanie Data Release 9 nowa mapa 3D masywnych galaktyk i odległych czarnych dziur została opublikowana 8 sierpnia 2012 roku.
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Ann K. Finkbeiner. Wielka i śmiała rzecz: niezwykła nowa mapa wszechświata rozpoczynająca nową erę odkryć (2010), dziennikarska historia projektu
Zewnętrzne linki
-
Oficjalna strona internetowa
- SkyServer
- Zdjęcia SDSS w NASA World Wind
- Obrazy SDSS w WikiSky
- Artykuł „More of the Universe” w magazynie symmetry
- Strona główna SEGUE w Wayback Machine (zarchiwizowane 5 lipca 2007)
- NASA Astronomiczne zdjęcie dnia: Wielki Mur Sloana: największa znana struktura? (7 listopada 2007)
- NASA Astronomy Picture of the Day: Lot przez Wszechświat (13 sierpnia 2012)
- J-PAS to nowy obiekt astronomiczny poświęcony mapowaniu obserwowalnego Wszechświata w 56 kolorach.
- Sloan Digital Sky Survey Do użytku niekomercyjnego