Sloan Digital Sky Survey - Sloan Digital Sky Survey
| Alternative Namen | SDSS |
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| Umfragetyp |
astronomische Vermessung 
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| Benannt nach |
Alfred P. Sloan Stiftung
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| Observatoriumscode | 645 |
| Beobachtungen |
Apache Point Observatorium
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| Band |
sichtbares Spektrum , Infrarot , Ultraviolett
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| Webseite | www |
 Verwandte Medien auf Wikimedia Commons
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| Teil einer Serie über |
| Physikalische Kosmologie |
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Der Sloan Digital Sky Survey oder SDSS ist eine große multispektrale Bildgebung und spektroskopische Rotverschiebungsdurchmusterung mit einem speziellen optischen 2,5-m-Weitwinkelteleskop am Apache Point Observatory in New Mexico, USA. Das Projekt wurde nach der Alfred P. Sloan Foundation benannt , die erhebliche Mittel beisteuerte.
Einrichtung
Ein Konsortium der University of Washington und der Princeton University wurde gegründet, um eine Rotverschiebungsumfrage durchzuführen. Das Astrophysical Research Consortium (ARC) wurde mit der zusätzlichen Beteiligung der New Mexico State University und der Washington State University gegründet , um die Aktivitäten am Apache Point zu verwalten. 1991 gewährte die Sloan Foundation dem ARC Mittel für die Vermessungsarbeiten und den Bau von Ausrüstung zur Durchführung der Arbeiten.
Betrieb
Die Datenerhebung begann im Jahr 2000; die endgültige Veröffentlichung der Bilddaten (DR9) deckt über 35 % des Himmels ab, mit photometrischen Beobachtungen von etwa 1 Milliarde Objekten, während die Vermessung weiterhin Spektren erfasst , nachdem bisher Spektren von über 4 Millionen Objekten aufgenommen wurden. Die Hauptgalaxie hat eine mittlere Rotverschiebung von z = 0,1; es gibt Rotverschiebungen für leuchtende rote Galaxien bis z = 0,7 und für Quasare bis z = 5; und die bildgebende Untersuchung war an der Detektion von Quasaren jenseits einer Rotverschiebung z = 6 beteiligt.
Die im Januar 2011 veröffentlichte Datenfreigabe 8 (DR8) umfasst alle photometrischen Beobachtungen, die mit der SDSS-Bildkamera aufgenommen wurden und 14.555 Quadratgrad am Himmel abdecken (etwas mehr als 35% des gesamten Himmels). Die am 31. Juli 2012 veröffentlichte Datenfreigabe 9 (DR9) enthält die ersten Ergebnisse des Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), darunter über 800.000 neue Spektren. Über 500.000 der neuen Spektren stammen von Objekten im Universum vor 7 Milliarden Jahren (ungefähr halb so alt wie das Universum). Die Datenfreigabe 10 (DR10), die am 31. Juli 2013 der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurde, enthält alle Daten früherer Veröffentlichungen sowie die ersten Ergebnisse des APO Galactic Evolution Experiment (APOGEE) , darunter über 57.000 hochauflösende Infrarotspektren von Sternen im Milky Weg. DR10 enthält außerdem über 670.000 neue BOSS-Spektren von Galaxien und Quasaren im fernen Universum. Die öffentlich zugänglichen Bilder der Umfrage wurden zwischen 1998 und 2009 angefertigt.
Im Juli 2020 veröffentlichten Astrophysiker des Sloan Digital Sky Survey nach einer 20-jährigen Untersuchung die bisher größte und detaillierteste 3D-Karte des Universums, füllten eine Lücke von 11 Milliarden Jahren in seiner Expansionsgeschichte und lieferten Daten, die unterstützt die Theorie einer flachen Geometrie des Universums und bestätigt , dass verschiedene Regionen scheinen zu erweitern bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten .
Beobachtungen
SDSS verwendet ein spezielles optisches 2,5-m-Weitwinkelteleskop; von 1998 bis 2009 beobachtete es sowohl im bildgebenden als auch im spektroskopischen Modus. Die bildgebende Kamera wurde Ende 2009 ausgemustert, seitdem beobachtet das Teleskop ausschließlich im spektroskopischen Modus.
Bilder wurden unter Verwendung eines photometrischen Systems von fünf Filtern (bezeichnet als u , g , r , i und z ) aufgenommen. Diese Bilder werden verarbeitet Listen von Objekten zu erzeugen , beobachtet und verschiedene Parameter, wie zum Beispiel , ob sie scheinen punktuellen oder erweitert (wie eine Galaxie Macht) und wie die Helligkeit auf die CCDs bezieht sich auf verschiedene Arten von astronomischen Größe .
Für bildgebende Beobachtungen verwendete das SDSS-Teleskop die Drift-Scan- Technik, jedoch mit choreographierten Variationen von Rektaszension , Deklination , Tracking-Rate und Bilddrehung, die es dem Teleskop ermöglicht, große Kreise zu verfolgen und kontinuierlich kleine Streifen des Himmels aufzunehmen. Das Bild der Sterne in der Brennebene driftet entlang des CCD-Chips, und die Ladung wird mit exakt der gleichen Geschwindigkeit elektronisch entlang der Detektoren verschoben, anstatt wie bei nachgeführten Teleskopen fixiert zu bleiben. (Das Teleskop einfach zu parken, während sich der Himmel bewegt, ist nur auf dem Himmelsäquator möglich , da sich Sterne mit unterschiedlicher Deklination mit unterschiedlicher scheinbarer Geschwindigkeit bewegen). Dieses Verfahren ermöglicht eine konsistente Astrometrie über ein möglichst breites Feld und minimiert den Overhead durch das Auslesen der Detektoren. Der Nachteil sind geringe Verzerrungseffekte.
Die bildgebende Kamera des Teleskops besteht aus 30 CCD-Chips mit einer Auflösung von jeweils 2048×2048 Pixeln , also insgesamt ca. 120 Megapixel . Die Chips sind in 5 Reihen zu 6 Chips angeordnet. Jede Reihe hat einen anderen optischen Filter mit einem mittleren Wellenlängen von 355,1, 468,6, 616,5, 748,1 und 893,1 nm , mit 95% iger Vollständigkeit in typischem Sehen zu Magnituden von 22,0, 22,2, 22,2, 21,3 und 20,5, für u , g , r , i , z jeweils. Die Filter werden in der Reihenfolge r , i , u , z , g auf der Kamera platziert . Um das Rauschen zu reduzieren, wird die Kamera mit flüssigem Stickstoff auf 190 Kelvin (ca. −80 °C) gekühlt .
Anhand dieser photometrischen Daten werden auch Sterne, Galaxien und Quasare für die Spektroskopie ausgewählt . Der Spektrograph arbeitet, indem er für jedes Ziel eine einzelne optische Faser durch ein in eine Aluminiumplatte gebohrtes Loch führt. Jedes Loch wird speziell für ein ausgewähltes Ziel positioniert, sodass jedes Feld, in dem Spektren aufgenommen werden sollen, eine einzigartige Platte erfordert. Der am Teleskop angebrachte Original-Spektrograph konnte 640 Spektren gleichzeitig aufnehmen, während der aktualisierte Spektrograph für SDSS III 1000 Spektren gleichzeitig aufnehmen kann. Im Laufe einer Nacht werden typischerweise zwischen sechs und neun Platten für die Aufnahme von Spektren verwendet. Im spektroskopischen Modus verfolgt das Teleskop den Himmel auf normale Weise und hält die Objekte auf ihre entsprechenden Faserspitzen fokussiert.
Jede Nacht produziert das Teleskop etwa 200 GB Daten.
Phasen
SDSS-I: 2000–2005
Während seiner ersten Betriebsphase, 2000-2005, bildete das SDSS mehr als 8.000 Quadratgrad des Himmels in fünf optischen Bandpässen ab und erhielt Spektren von Galaxien und Quasaren, die aus 5.700 Quadratgraden dieser Bildgebung ausgewählt wurden. Es erhielt auch wiederholte Aufnahmen (ungefähr 30 Scans) eines 300-Quadrat-Grad-Streifens in der südlichen galaktischen Kappe.
SDSS-II: 2005–2008
Im Jahr 2005 trat die Vermessung in eine neue Phase, die SDSS-II, ein , indem die Beobachtungen zur Erforschung der Struktur und der stellaren Zusammensetzung der Milchstraße , der SEGUE und der Sloan Supernova Survey erweitert wurden, die nach Supernova-Ia- Ereignissen beobachtet, um die Entfernungen zu weit zu messen Objekte.
Sloan Legacy-Umfrage
Der Sloan Legacy Survey deckt über 7.500 Quadratgrad der Nördlichen Galaktischen Kappe mit Daten von fast 2 Millionen Objekten und Spektren von über 800.000 Galaxien und 100.000 Quasaren ab. Mit den Informationen über Position und Entfernung der Objekte konnte erstmals die großräumige Struktur des Universums mit seinen Hohlräumen und Fäden untersucht werden. Fast alle dieser Daten wurden in SDSS-I erhalten, aber ein kleiner Teil des Footprints wurde in SDSS-II fertiggestellt.
Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration (SEGUE)
Die Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration erhielt Spektren von 240.000 Sternen (mit einer typischen Radialgeschwindigkeit von 10 km/s), um eine detaillierte dreidimensionale Karte der Milchstraße zu erstellen. SEGUE-Daten liefern Beweise für das Alter, die Zusammensetzung und die Phasenraumverteilung von Sternen innerhalb der verschiedenen galaktischen Komponenten und liefern entscheidende Hinweise für das Verständnis der Struktur, Entstehung und Entwicklung unserer Galaxie .
Die Sternspektren, Bildgebungsdaten und abgeleiteten Parameterkataloge für diese Vermessung sind als Teil von SDSS Data Release 7 (DR7) öffentlich verfügbar.
Sloan Supernova-Umfrage
Der SDSS Supernova Survey, der von 2005 bis 2008 lief, führte eine wiederholte Aufnahme eines Himmelsstreifens von 2,5° Breite mittig auf dem Himmelsäquator durch, der von 20 Stunden Rektaszension bis 4 Stunden RA ging, so dass er sich in der südlichen galaktischen Kappe befand (siehe Draft:Galaktische Kappe) und litt nicht unter galaktischem Aussterben . Das Projekt entdeckte mehr als 500 Supernovae vom Typ Ia. Bis Ende 2007 suchte der Supernova Survey nach Supernovae vom Typ Ia . Die Vermessung scannte schnell ein Gebiet von 300 Quadratgrad, um veränderliche Objekte und Supernovae zu entdecken. Es entdeckte im Jahr 2005 130 bestätigte Supernovae-Ia-Ereignisse und weitere 197 im Jahr 2006. 2014 wurde ein noch größerer Katalog mit 10.258 variablen und transienten Quellen veröffentlicht. Davon sind 4.607 Quellen entweder bestätigte oder wahrscheinliche Supernovae, was dies zur bisher größten Sammlung von Supernovae macht.
SDSS III: 2008–2014
Mitte 2008 wurde SDSS-III gestartet. Es umfasste vier separate Umfragen:
APO Galaktische Evolutionsexperiment (APOGEE)
Das APO Galactic Evolution Experiment (APOGEE) verwendete hochauflösende Infrarotspektroskopie mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis , um den Staub zu durchdringen , der die innere Galaxie verdunkelt. APOGEE hat 100.000 rote Riesensterne über den gesamten Bereich der galaktischen Ausbuchtung , des Balkens, der Scheibe und des Halos vermessen . Es erhöhte die Anzahl der Sterne, die bei hoher spektroskopischer Auflösung (R ~ 20.000 bei λ ~ 1,6 μm) und hohem Signal-Rausch-Verhältnis (S/N ~ 100) beobachtet wurden, um mehr als den Faktor 100. Die hochauflösenden Spektren zeigten die Häufigkeiten von etwa 15 Elementen, die Aufschluss über die Zusammensetzung der Gaswolken geben, aus denen sich die Roten Riesen gebildet haben. APOGEE plante, Daten von 2011 bis 2014 zu erheben, mit der ersten Veröffentlichung der Daten im Juli 2013.
Baryon-Oszillationsspektroskopische Untersuchung (BOSS)
Der Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) des SDSS-III wurde entwickelt, um die Expansionsrate des Universums zu messen . Es kartierte die räumliche Verteilung von leuchtenden roten Galaxien (LRGs) und Quasaren, um ihre räumliche Verteilung zu bestimmen und die charakteristische Skala zu erkennen, die durch die akustischen Schwingungen der Baryonen im frühen Universum geprägt wurde. Schallwellen, die sich im frühen Universum ausbreiten, wie sich in einem Teich ausbreiten, prägen die Positionen der Galaxien zueinander in einer charakteristischen Skala. Es wurde bekannt gegeben, dass BOSS die Skala des Universums mit einer Genauigkeit von einem Prozent vermessen und im Frühjahr 2014 fertiggestellt wurde.
Multi-Objekt APO Radial Velocity Exoplanet Large-Area Survey (MARVELS)
Der Multi-Object APO Radial Velocity Exoplanet Large-Area Survey (MARVELS) überwachte die Radialgeschwindigkeiten von 11.000 hellen Sternen mit der Präzision und Kadenz, die erforderlich ist, um Gasriesenplaneten mit Umlaufzeiten von mehreren Stunden bis zu zwei Jahren zu erkennen. Bei dieser bodengestützten Doppler- Durchmusterung wurden das SDSS-Teleskop und neue Multi-Objekt-Doppler-Instrumente verwendet, um die Radialgeschwindigkeiten zu überwachen.
Das Hauptziel des Projekts war es, eine großräumige, statistisch gut definierte Stichprobe von Riesenplaneten zu generieren . Es suchte nach Gasplaneten mit Umlaufzeiten von Stunden bis 2 Jahren und Massen zwischen dem 0,5- und 10-fachen des Jupiters . Insgesamt wurden 11.000 Sterne mit 25–35 Beobachtungen pro Stern über einen Zeitraum von 18 Monaten analysiert. Es sollte zwischen 150 und 200 neue Exoplaneten entdecken und konnte seltene Systeme wie Planeten mit extremer Exzentrizität und Objekte in der „ Braunen Zwergwüste “ untersuchen.
Die gesammelten Daten wurden als statistische Stichprobe für den theoretischen Vergleich und die Entdeckung seltener Systeme verwendet. Das Projekt startete im Herbst 2008 und dauerte bis Frühjahr 2014.
SEGUE-2
Die ursprüngliche Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration (SEGUE-1) erhielt Spektren von fast 240.000 Sternen einer Reihe von Spektraltypen. Aufbauend auf diesem Erfolg beobachtete SEGUE-2 spektroskopisch etwa 120.000 Sterne und konzentrierte sich dabei auf den in situ stellaren Halo der Milchstraße aus Entfernungen von 10 bis 60 kpc. SEGUE-2 verdoppelte die Stichprobengröße von SEGUE-1 .
Die Kombination von SEGUE-1 und 2 offenbarte die komplexe kinematische und chemische Unterstruktur des galaktischen Halos und der Scheiben und lieferte wesentliche Hinweise auf die Entstehungs- und Anreicherungsgeschichte der Galaxie. Insbesondere wurde erwartet, dass der äußere Halo von spätzeitlichen Akkretionsereignissen dominiert wird. SEGUE-Daten können dazu beitragen, bestehende Modelle für die Bildung des stellaren Halos einzuschränken und die nächste Generation hochauflösender Simulationen der Galaxienentstehung zu unterstützen. Darüber hinaus könnten SEGUE-1 und SEGUE-2 dazu beitragen, seltene, chemisch primitive Sterne aufzudecken, die Fossilien der frühesten Generationen der kosmischen Sternentstehung sind.
SDSS IV: 2014–2020
Die neueste Generation des SDSS (SDSS-IV, 2014–2020) erweitert kosmologische Präzisionsmessungen auf eine kritische Frühphase der kosmischen Geschichte (eBOSS) und erweitert seine infrarotspektroskopische Untersuchung der Galaxie in der nördlichen und südlichen Hemisphäre (APOGEE-2 .). ) und zum ersten Mal mit den Sloan-Spektrographen, um ortsaufgelöste Karten einzelner Galaxien (MaNGA) zu erstellen.
APO-Experiment zur galaktischen Evolution (APOGEE-2)
Eine stellare Durchmusterung der Milchstraße mit zwei Hauptkomponenten: eine Norddurchmusterung mit der hellen Zeit bei APO und eine Süddurchmusterung mit dem 2.5m du Pont Telescope in Las Campanas.
erweiterte Baryon-Oszillations-Spektroskopie (eBOSS)
Eine kosmologische Untersuchung von Quasaren und Galaxien, die auch Unterprogramme zur Untersuchung variabler Objekte (TDSS) und Röntgenquellen (SPIDERS) umfasst.
Kartierung benachbarter Galaxien bei APO (MaNGA)
MaNGA (Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory ) erforschte von 2014 bis Frühjahr 2020 die detaillierte interne Struktur von fast 10.000 nahegelegenen Galaxien. Frühere SDSS-Durchmusterungen erlaubten nur die Beobachtung von Spektren aus dem Zentrum von Galaxien. Durch die Verwendung zweidimensionaler Anordnungen von optischen Fasern, die zu einer hexagonalen Form gebündelt sind, konnte MaNGA ortsaufgelöste Spektroskopie verwenden , um Karten der Bereiche innerhalb von Galaxien zu erstellen, die eine tiefere Analyse ihrer Struktur wie Radialgeschwindigkeiten und Sternentstehungsregionen ermöglichen .
SDSS-V: 2020–aktuell
Das Apache Point Observatory in New Mexico begann im Oktober 2020 mit der Datenerhebung für SDSS-V. Apache Point soll bis Mitte 2021 von Steckplatten (Aluminiumplatten mit manuell platzierten Löchern, durch die Sternenlicht hindurchscheint) auf einen kleinen automatisierten Roboter umgestellt werden Waffen, mit dem Las Campanas Observatorium in Chile später im Jahr. Die Milky Way Mapper-Untersuchung zielt auf die Spektren von sechs Millionen Sternen ab. Die Black Hole Mapper-Durchmusterung zielt auf Galaxien ab, um indirekt ihre supermassereichen Schwarzen Löcher zu analysieren. Der Local Volume Mapper wird auf nahe Galaxien abzielen, um ihre Wolken aus interstellarem Gas zu analysieren.
Datenzugriff
Die Erhebung stellt die Datenveröffentlichungen über das Internet zur Verfügung. Der SkyServer bietet eine Reihe von Schnittstellen zu einem zugrunde liegenden Microsoft SQL Server . Sowohl Spektren als auch Bilder stehen auf diese Weise zur Verfügung, und die Schnittstellen sind sehr einfach zu bedienen, so dass beispielsweise ein Vollfarbbild eines beliebigen Himmelsbereichs, der von einer SDSS-Datenfreigabe abgedeckt wird, allein durch die Angabe der Koordinaten erhalten werden kann. Die Daten sind nur für den nicht-kommerziellen Gebrauch ohne schriftliche Genehmigung verfügbar. Der SkyServer bietet auch eine Reihe von Tutorials, die sich an alle richten, vom Schulkind bis zum professionellen Astronomen. Die zehnte große Datenveröffentlichung, DR10, die im Juli 2013 veröffentlicht wurde, bietet Bilder, Imaging-Kataloge, Spektren und Rotverschiebungen über eine Vielzahl von Suchschnittstellen.
Die Rohdaten (vor der Verarbeitung zu Objektdatenbanken) sind auch über einen anderen Internet-Server verfügbar und werden zuerst als "Fly-Through" über das NASA World Wind- Programm erlebt .
Sky in Google Earth enthält Daten aus dem SDSS für die Regionen, in denen solche Daten verfügbar sind. Es gibt auch KML- Plugins für SDSS-Photometrie- und Spektroskopie-Layer, die einen direkten Zugriff auf SkyServer-Daten aus Google Sky ermöglichen.
Die Daten sind auch im Hayden Planetarium mit einem 3D-Visualizer verfügbar .
Es gibt auch die ständig wachsende Liste von Daten für die Stripe 82- Region des SDSS.
Nach dem Beitrag des Technical Fellow Jim Gray im Auftrag von Microsoft Research zum SkyServer-Projekt verwendet Microsofts WorldWide Telescope SDSS und andere Datenquellen.
MilkyWay@home verwendete die Daten von SDSS auch, um ein hochpräzises dreidimensionales Modell der Milchstraße zu erstellen.
Ergebnisse
Zusammen mit Veröffentlichungen, die die Vermessung selbst beschreiben, wurden SDSS-Daten in Veröffentlichungen zu einer Vielzahl von astronomischen Themen verwendet. Die SDSS-Website bietet eine vollständige Liste dieser Veröffentlichungen zu entfernten Quasaren an den Grenzen des beobachtbaren Universums, der Verteilung von Galaxien, den Eigenschaften von Sternen in unserer eigenen Galaxie und auch Themen wie Dunkle Materie und Dunkle Energie im Universum.
Karten
Basierend auf der Veröffentlichung von Data Release 9 wurde am 8. August 2012 eine neue 3D-Karte von massereichen Galaxien und entfernten Schwarzen Löchern veröffentlicht.
Siehe auch
Verweise
Weiterlesen
- Ann K. Finkbeiner. A Grand and Bold Thing: An Extraordinary New Map of the Universe Ushering In A New Era of Discovery (2010), eine journalistische Geschichte des Projekts
Externe Links
-
Offizielle Website
- Der SkyServer
- SDSS-Bilder in NASA World Wind
- SDSS-Bilder in WikiSky
- Artikel "Mehr vom Universum" im Symmetry- Magazin
- SEGUE-Homepage an der Wayback Machine (archiviert am 5. Juli 2007)
- NASA-Astronomiebild des Tages: Die Große Mauer von Sloan: Größte bekannte Struktur? (7. November 2007)
- NASA Astronomy Picture of the Day: Ein Flug durch das Universum (13. August 2012)
- J-PAS ist eine neue astronomische Einrichtung, die sich der Kartierung des beobachtbaren Universums in 56 Farben widmet.
- Sloan Digital Sky Survey Nicht-kommerzielle Nutzung