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經過三年多的準備工作，上海天文臺作為正式成員單位參與的國際大規模巡天“斯隆數字化巡天第四階段項目”（以下簡稱SDSS-IV）于2014年7月1日正式啟動，開始為期六年的巡天觀測和科學研究任務。 斯隆數字化巡天（SDSS）是迄今為止最大規模的星系圖像和光譜巡天項目，于本世紀初開始實施，14年來已完成三個階段的巡天任務，獲得了全天四分之一的光學圖像和超過100萬星系、類星體和恒星的光學光譜數據，產生了大量具有革命性的天文學研究成果，成為目前用戶最多、產出最豐、影響最大的地面光學和紅外觀測設備之一。據不完全統計，至2012年底全球天文學家基于SDSS數據已發表超過5000篇科學論文，獲得20萬余次引用。基于前三期取得的巨大成功，SDSS于2014年7月1日進入第四階段，將在2020年6月底結束之前使用斯隆望遠鏡完成三項新的大規模紅移巡天，針對銀河系結構、近鄰星系二維性質和高紅移宇宙大尺度結構等三個領域的前沿科學問題展開全面而深入的研究。SDSS-IV繼承SDSS前三期的成熟設備和成功經驗，具有投資少、風險低、回報高等優點，從時間上填補了SDSS和下一代大規模巡天（如DESI和Euclid）之間的空白，具有承前啟后的獨特作用。 SDSS-IV項目由來自全球四大洲40個研究機構的200余位天文學家共同參與實施。上海天文臺在2011年SDSS-IV醞釀之初就積極參與，多位研究員 為SDSS-IV的MaNGA巡天項目書的撰寫做出了重要貢獻，上海天文臺因此成為全球首批受邀參與SDSS-IV的研究所，并于2012年5月正式簽署合作協議，成為SDSS-IV的所級成員單位，擁有SDSS-IV所有內部數據的平等使用權。過去三年多來，上海天文臺積極協助SDSS-IV各方面準備工作，多位研究人員進入到MaNGA和eBOSS巡天的核心團隊，在撰寫科學需求、制定巡天戰略、獲取選源數據等方面發揮了積極作用，為上海天文臺科研人員在SDSS-IV階段開展科研工作打下了良好的基礎。目前上海天文臺SDSS-IV團隊由星系宇宙學中心的10位研究員（陳力、顧敏峰、郝蕾、侯金良、李成、林偉鵬、邵正義、沈俊太、沈世銀、Martin Smith）和一批年輕科研骨干、博士后、學生組成，占上海天文臺星系宇宙學中心研究力量的三分之二，其中侯金良研究員出任SDSS-IV顧問委員會委員，參與對SDSS-IV的監督和決策，李成研究員擔任上海天文臺的SDSS-IV首席科學家，負責上海天文臺與SDSS-IV之間的協調、聯絡和科學合作。該團隊研究范圍涵蓋SDSS-IV 所有巡天項目的科學目標，在相關領域的現有研究水平居于國內前列，并已躋身國際先進行列。團隊全體研究人員將在今后六年內，抓住SDSS-IV這一難得的機遇，積極開展多個方面的研究工作，力爭在新一輪國際競爭中拔得頭籌、做出更多具有國際影響的優秀研究成果。 以下是SDSS-IV合作組織面向全球公眾發布的新聞稿。英文原稿由SDSS-IV新聞辦公室提供，以下中文稿由左文文翻譯，李成審訂。 附：SDSS-IV官方新聞稿 SDSS新聞發布官： Jordan Raddick，約翰霍普金斯大學，SDSS-III公共信息長官，raddick@jhu.edu, 1-410-516-8889 科學聯系人： Michael Blanton，紐約大學，SDSS-IV總干事，michael.blanton@nyu.edu, 1-212-998-7770 Matthew Bershady，威斯康星大學，SDSS-IV項目科學家，mab@astro.wisc.edu, 1-608-265-3392 Jennifer Johnson，俄亥俄州立大學，SDSS-IV科學發言人， johnson.3064@osu.edu, 1-614-292-5651 Douglas Geisler，智利康塞普西翁大學，dgeisler@astro-udec.cl, +56 51 220 3092 站在最佳位置守望星空：SDSS繼續探索宇宙更深處 斯隆數字巡天（SDSS）延續已經取得的巨大成功，又開始新的項目了，SDSS再一次將宇宙的普查范圍推至前所未 有的新區域： 同時使用斯隆望遠鏡和智利的一架望遠鏡，細致入微地探究整個銀河系內的恒星組成和運動； 使用尖端測量儀器詳細繪制數千個近鄰星系的內部結構圖，從而研究星系在數十億年內的成長和變化歷程； 構建新的星系和類星體樣本，探索過去50億年以來宇宙的神秘的膨脹歷史。 這個新的巡天項目由來自四大洲超過40個機構的200多個天文學家合作開展，還包括來自北半球和南半球的兩個望遠鏡的通力合作，將使SDSS的觀測首次覆蓋整個天空。 “在過去的14年里，很多人已經使用SDSS數據做出了大量革命性的天文發現”，新巡天項目的負責人——紐約大學的Michael Blanton教授說，“我們已經繪制出了近鄰宇宙的大尺度結構圖，勾畫出前人未知的銀河系結構，還意外地發現了很多新的天體，包括我們太陽系內的小行星直至最遙遠的類星體。” 在新的階段，SDSS將提供新的海量觀測數據，將會顯著拓展我們對各個尺度上的宇宙本質的理解，從我們居住的銀河系到最遙遠的早期宇宙。在銀河系內，我們將看見數十萬顆恒星，既有伴隨著銀河系誕生的年老恒星，也有剛剛形成的新恒星。通過測量這些單個恒星的組成、位置和運動，我們將可以揭示銀河系的整個演化歷史。 “SDSS在過去的14年內已經觀測了銀河系內超過50萬顆恒星。這是一個好的開始，”SDSS新項目的科學發言人——俄亥俄州立大學的Jennifer Johnson這樣說道，“但是，由于地球的遮擋，銀河系四分之一的區域是位于北半球的斯隆望遠鏡所無法看到的，包括幾乎整個銀河系中心區域。因此毫不夸張地說，銀河系仍有大片區域等著SDSS去觀測。” 銀河系的圖像將會因為新階段的SDSS而得以完整。除了位于美國新墨西哥州的斯隆2.5米望遠鏡之外，新階段的SDSS還會使用位于智利La Serena的Las Campanas天文臺2.5米Irenee du Pont望遠鏡，該天文臺座落在Chilean Andes高處，擁有著地球上最清澈的夜空。除了提供銀河系的360度視角觀測，新增加的望遠鏡還會觀測臨近的麥哲倫云內的恒星，讓天文學家更好地理解銀河系的天空環境。 為了利用SDSS的新項目提供的科學研究機會，智利的很多大學第一次聯合起來組成“智利參與組”，這也將是SDSS合作組織中的一個成員。智利參與組的執行委員會主席——智利康塞普西翁大學天文學教授Doug Geisler說，“我們很高興能成為新SDSS項目的一部分，也期待我們能成為這個探索宇宙的獨一無二的合作項目中的活躍分子”。 但是銀河系并不是新SDSS所要觀測的唯一星系，事實上它將利用創造性的新技術繪制數千個近鄰星系的內部詳圖。此前幾乎所有天文巡天都只關注星系中心的小塊區域，與之不同的是，新階段的SDSS將觀測那些星系的全部區域。新技術將一定數量的單根光纖捆綁成緊湊的光纖陣列，用這樣的陣列覆蓋整個星系，所需觀測時間僅為原來單光纖觀測方式的二十分之一，這使得SDSS可以在數年內獲得一萬多個星系的二維光譜測量。新SDSS的項目科學家Matt Bershady說：“我們的目標是認識星系所經歷的整個生命周期，包括它們的誕生，通過形成恒星并與其它星系并合而成長，直至由于恒星形成過程的結束而熄滅。” 新SDSS將會繼續改善我們對整個宇宙的認識。通過追溯宇宙自年齡還不到30億年時到今天的演變，新SDSS將精確測量宇宙80％的膨脹歷史。詳盡的測量結果將會幫助我們認識現代物理學中最神秘的實驗結果“暗能量”的本質。 這些新的宇宙學測量中將包括一個對幾乎全部類星體的巡天，這將會使得對宇宙膨脹歷史的測量達到前所未有的精度。新SDSS還有一些較小的觀測項目，將跟蹤觀測被之前的X射線巡天探測的星系，還將實施對光變源的系統光譜研究，從而為天文學家們證認各類光變源本質提供一個至關重要的新樣本。 有了新改進儀器的功能強大、南半球望遠鏡的加入和來自斯隆基金會（the Alfred P. Sloan Foundation）的持續慷慨支持，SDSS將繼續成為世界上最高產的天文設備之一。基于SDSS的科學結果將跟以往一樣重構我們對宇宙的基本構成、星系的世界和我們的銀河系家園的認識。
圖1：前期SDSS已繪制出跨越幾十億光年的宇宙圖景，包括宇宙大爆炸之后70億年至今、以及宇宙大爆炸之后20億年到40億年期間的歷史。SDSS-IV將致力于繪制30億年到80億年之前的宇宙中星系和類星體的空間分布，這個時間段是暗能量開始影響宇宙膨脹的關鍵時間。圖片版權：SDSS合作組織
圖2：新SDSS項目將會使用新研制的光纖束來獲取同一個星系在不同位置處的光譜。上圖的左側展示了從SDSS望遠鏡的外觀整體照到對其光纖束頂端的特寫。右下側說明了每一根光纖如何觀測一個星系的不同部分。圖3中來自于哈勃空間望遠鏡的星系圖片是新SDSS項目觀測的第一批星系的一員。圖2的右上角展示了從其中兩根光纖獲得的同一個星系的兩個不同部分的光譜，顯示出一個星系的中心區域的光譜與外側光譜的區別。圖片版權： David Law和SDSS合作組織 圖3：哈勃空間望遠鏡拍攝的相互作用星系VV705。圖片版權：NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration和A. Evans (弗吉尼亞大學，Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)
圖4：正如左圖所示，通過同時使用在Apache Point天文臺的斯隆基金望遠鏡和在智利Las Campanas的duPont望遠鏡，SDSS-IV將會擴展它的探測范圍。因為地軸相對于銀盤的方向，北半球的望遠鏡與南半球的望遠鏡看到的銀河系區域截然不同，后者能很好地觀測到銀河系的中心區域。圖片版權：SDSS合作組織
關于斯隆數字巡天： 斯隆數字巡天第四期項目（SDSS-IV）由阿爾弗雷德·斯隆（Alfred P. Sloan）基金會和參與的研究機構提供基金支持。SDSS-IV感謝來自于猶他大學的高性能計算中心提供的支持和資源。SDSS的網址是www.。 SDSS-IV由天體物理研究聯盟管理，該聯盟向SDSS-IV所有合作單位負責。SDSS-IV合作單位包括Carnegie Institution for Science, Carnegie Mellon University, the Chilean Participation Group, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Instituto de Astrofisica de Canarias, The Johns Hopkins University, Kavli Institute for the Physics and Mathematics of theUniverse (IPMU) / University of Tokyo, Lawrence Berkeley National Laboratory, Leibniz Institut fur Astrophysik Potsdam (AIP),Max-Planck-Institut fur Astrophysik (MPA Garching), Max-Planck-Institut fur Extraterrestrische Physik (MPE), Max-Planck-Institut fur Astronomie (MPIA Heidelberg), National Astronomical Observatory of China, New Mexico State University, New York University, The Ohio State University, Pennsylvania State University, Shanghai Astronomical Observatory, United Kingdom Participation Group, Universidad Nacional Autonoma de Mexico, University of Arizona, University of Colorado Boulder, University of Portsmouth, University of Utah, University of Washington, University of Wisconsin, Vanderbilt University, and Yale University。 |
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