SDSS巡天观测及其在认识宇宙中的作用……赵永恒

    中国科学院国家天文台赵永恒研究员在《2003科学发展报告》中撰写文章,对斯隆数字化巡天观测(SDSS)及其在认识宇宙中的作用进行了深入浅出的解析。

    SDSS是美国、日本和德国的八个大学和研究所的合作项目。该项目计划进行成像巡天和光谱巡天的观测,所获得的观测资料将被用于研究宇宙的大尺度结构、星系的形成与演化等天体物理学的重大前沿课题。SDSS配备世界领先的仪器,将对北银极球冠部分的一万平方度的天区进行五个波段上的成像观测。同时,SDSS也将对南银极球冠部分的三块小天区进行成像巡天。SDSS成像巡天的深度和观测到的天体数目将达到前所未有的水平,它将观测到所有亮于23星等的天体,主要包括约五千万个星系、一百万颗类星体和八千万颗恒星。SDSS在获得成像巡天的观测数据后,通过自动处理软件来对巡天图像中的天体进行检测,并确定它们的位置、形态和在五个波段上的亮度。利用SDSS成像巡天所得到的上亿个天体的参数,可以将星系和类星体从中挑选出来。例如,利用天体形态的延展性来挑选出星系,而利用天体的五色星等可以将类星体从绝大多数恒星中区分出来。SDSS将依此选择出一百万个星系和十万个类星体来进行光谱巡天的观测。

    SDSS的主要任务是通过光谱巡天来确定宇宙的大尺度结构,其方法是对一百万个星系进行光谱观测,有了星系光谱就能得到星系的红移,根据红移就有可以确定星系的距离,由此可以得到星系在宇宙中的三维分布,从而可以研究宇宙的结构和星系的演化等问题。由于SDSS观测星系光谱的数目比以前多了十倍,因此可以更加精确地揭示出宇宙中的结构。同时,通过SDSS的光谱巡天,不但可以了解星系和类星体在空间上的分布,而且可以了解它们在时间上的演化。同时,利用SDSS成像巡天所得到的天体的五色星等的数据,不但可以区分出大量的类星体,还可以找到褐矮星、白矮星等其它类型的天体。而且,在SDSS这样的大型巡天观测中,很有可能发现一批极为稀有的天体或是完全新型的天体。

    SDSS的巡天虽然还在进行中,但已经取得了一批非常激动人心的结果。SDSS探测到了星系的微引力透镜效应,由此可以确定星系中的总质量和物质分布情况。发现了数万个新的类星体和一种新型的类星体。确定了银河系内上百个遥远恒星的距离,显示了银河系曾经吞并近邻小星系的证据,从而改变了银河系结构的理论模型。发现了一批褐矮星,对恒星形成与演化的理论提出了重要的观测限制。发现了许多太阳系内的暗弱小行星。SDSS还发现了一些目前尚不知其物理本质的极不寻常的天体。

    赵永恒研究员在文章结尾指出,虽然目前SDSS使用的望远镜在世界上只能算是中小型的,但由于它选择了大视场巡天的目标,并使之达到了前所未有的深度、广度和精度,因此SDSS将会极大地推动人类对宇宙的认识。

    中国网2003年3月3日


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