SDSS介绍
     - 什么SDSS?
     - SDSS的科学
     - 宇宙图
     - 一个星系际人口普查
     - 干草堆里的针
     - 作为时间机器的望远镜
     - 测量距离和时间:红移
 SDSS望远镜
 SDSS 设备
 SDSS数据
 最初的发现
 www.sdss.org
斯隆数字化巡天

什么是斯隆数字化巡天?

简言之,斯隆数字化巡天是目前所采用的最有前景的天文巡天观测。这种观测可以详细地绘制全天四分之一星空的天图,并且能对成百万的天体进行定位和光度绝对定标。SDSS还可以测量一百多万个星系和类星体的距离。

SDSS涉及一些与宇宙相关的有趣的、基本的问题。天文学家运用这种测量将能够看到大尺度的星系模式:离散的星系碎片和空空荡荡的整个宇宙空间。科学家有许多关于宇宙形成和演化的理论,不同的大尺度结构模式针对不同的理论,SDSS将告之我们什么样的理论是对的,或者我们是否必须完全提出新的理念。

绘制宇宙

绘制地图是一个逐步提高人类知识的主要活动过程。不同于遗传学、海洋学、神经科学和表面物理学的诸多领域依赖计算机的力量来记录和理解大量而复杂的新领域, 地图绘制业在刚过去的十年中已经见证了它在规模上及种类方面都有极大的飞跃。 这种以及时的方式记录和处理大量数据的能力改变了科学的景象。SDSS将把这种现代广泛制图的实践应用到宇宙结构学、绘制科学和宇宙探索中去。

SDSS将绘制出人类历史上最大的天体图。它将为我们绘制出一个是目前为止所探索到的宇宙容积一百倍的三维的宇宙图画。SDSS还将记录100,000个类星体(目前所知的最远的天体)的距离,并对我们能观测到的宇宙边缘物质分布方面给出前所未有的启发。SDSS是首次使用光电探测器来进行大天区巡天的,因此用它所绘制的图象比以前用照相底片观测所绘制的图象将更灵敏和精确。不管是所有发现的天体图象还有它们的精细数据表格,SDSS的结果都已电子版的形式提供给科学界和一般公众使用。待到这个巡天任务结束后,它所产生的海量信息大约有15万亿字节,相当于美国国会图书馆里所有书籍的信息容量。

SDSS将绘制出人类历史上最大的天体图。它将为我们绘制出一个是目前为止所探索到的宇宙容积一百倍的三维的宇宙图画。SDSS还将记录100,000个类星体(目前所知的最远的天体)的距离,并对我们能观测到的宇宙边缘物质分布方面给出前所未有的启发。SDSS是首次使用光电探测器来进行大天区巡天的,因此用它所绘制的图象比以前用照相底片观测所绘制的图象将更灵敏和精确。不管是所有发现的天体图象还有它们的精细数据表格,SDSS的结果都已电子版的形式提供给科学界和一般公众使用。待到这个巡天任务结束后,它所产生的海量信息大约有15万亿字节,相当于美国国会图书馆里所有书籍的信息容量。

SDSS的科学

Soap bubbles今天的宇宙充满了许多星系碎片,这种星系碎片弯曲地漂浮在空旷浩渺的宇宙空间里。象下沉的肥皂泡一样,它们在空隙之间形成密集的丝状体。我们关于宇宙起源的最好模型—大爆炸理论,为我们描绘了一副由均匀的热汤状基本粒子构成的宇宙图画。不知怎地,从宇宙的起源到今天这段时间,引力已经把物质吸引到一起形成了一个高密度区域而后面留下空旷无垠的空间。什么触发机制打破了这种均匀性而产生了结构的变化?对我们今天所见宇宙的结构的起源的理解,是重构我们的宇宙历史的关键部分。

因为我们所看见的亮恒星和星系仅仅是宇宙中的一小部分,所以对宇宙中物质的结构的理解变得更加困难了。宇宙中90%以上的物质不发光。“暗物质”的自然属性、数量和分布都是最重要的天体物理学问题。来自暗物质的引力怎样影响可见物质的结构?或者换一种方式,我们能够运用精确的星系位置和运动的绘图来重构物质分布,并且从这里,我们也能够找到有关暗物质的线索。

宇宙图

研究整个宇宙的困难之一就是获取足够的制图信息。天文学家设计了斯隆数字化巡天来以一种直接和有胆识的方式解决这个问题:SDSS收集了大量准确的数据足够去解决大范围的天文学方面的难题。

SDSS将用五种不同的颜色绘制整个星空的四分之一的高清晰的图片。从这些图片中,先进的高级图像处理软件将测量成千上万的天体的形状、亮度和颜色,这些天体包括恒星、星系、类星体(认为是由物质落入巨大黑洞时动力所产生的非常亮而且致密的天体)和一群其它的天上奇异天体。将用一种称为光谱仪的仪器去观测选定的星系、类星体和恒星,它会测量出上百万的星系和100,000类星体的精确距离以及关于个别天体的丰富信息。这些数据将提供给天文学界最需要的资料:一个有代表性的构成部分宇宙的详尽数据表格。SDSS的图像将向我们揭示宇宙最大的结构有多大,并且它们看起来像什么。这个图画还将帮助我们理解把一个均匀的“原始的汤”转换成一个象多泡网络的星系的机制。

Stars

一个星系际人口普查

美国人口普查局收集了一些关于有多少人生活在美国、他们住在哪儿、其种族、他们的家庭收入和其它特征的统计数据。这些人口普查成为人们试图去了解一个国家的主要信息来源。SDSS将要进行一种天体普查,收集一些关于宇宙包括多少星系和类星体、它们怎么分布的、它们的个体特征和它们有多亮等有关的信息。天文学家将利用这些信息去研究诸如这样的问题:为什么在宇宙密集区域发现的扁平旋涡星系比球状椭圆星系少?还有在漫长的宇宙历史中类星体怎样变化?

SDSS将收集关于银河系和甚至我们自己的太阳系的有关信息。SDSS望远镜投射的广阔天网将捕获象星系一样多的恒星,象宇宙中的类星体一样多的我们太阳系内小行星。对这些天体的了解将帮助我们弄明白我们本星系中恒星是怎样分布的,以及这些小行星在我们太阳系演化过程所处在哪个合适位置。

干草堆里的针,云雾中的灯塔

The spectrum of a rare "carbon star."
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顾名思议,稀罕天体具有科学意义上的趣味。通过对SDSS记录的成千上万的天体的筛选,科学家将能编制出由最远的类星体、最稀罕的恒星和最不寻常的星系所构成的完整目录。目录中最罕见的天体将比目前所知道的罕见天体更稀罕一百倍。

例如,具有像铁这样的金属化学成分非常低的恒星是银河系最古老的恒星。因此它们能告知我们有关我们星系的形成。然而,这样的恒星也非常稀少,并且只有宽阔视场且足够深远的巡天测量才能发现足够多这样的恒星来描绘银河系形成的连贯画面。

因为类星体如此遥远,它们可以用来作为研究整个可见宇宙的星系际介质问题最适合的探测器。实际上,天文学家可以通过星系后面的类星体发射出的某些波长光被遮挡来证认和研究星系。研究类星体发射的光谱,SDSS将探测出处在最初形成阶段的数以万计的星系。由于这些星系的光都非常的微弱和迷漫,即使是最大的望远镜也不能探测到。类星体探测器也将允许科学家去研究贯穿整个宇宙的化学演化历史。

作为时间机器的望远镜

用望远镜探测宇宙,不仅允许我们关顾空间,还允许我们回顾时间。设想在距离20光年远的一颗恒星周围的一个行星系里的聪明的人类,假设这些人类接受到一个来自地球的电视发射信号,他们将看到的是地球20年前发生的事情。例如,关于里根总统连任的新闻(1984)将在20年后(2004)被看到。而今天我们已经看到了三任新总统,而那里的人类仍然只看到里根。

光虽然传播的非常快,但宇宙是个很大的地方。事实上,天文学家通常看到的类星体是如此的遥远,以致于它们产生的光要到达我们这儿需要花费数亿年的时间。当我们看到距离数亿光年远的星系或类星体时,我们看到的是数亿年前的它们。

通过观察不同距离的星系和类星体,天文学家能明白它们的特征是怎样随着时间变化的。SDSS测量了邻近星系的分布,使得天文学家能把它们和现在用像哈勃望远镜和凯克望远镜观测到的更远的星系做比较。因为类星体非常亮,SDSS可以使天文学家通过宇宙90%的历史研究它们的演化。

测量距离和时间:红移

Raisin bread宇宙膨胀就像烤炉里一条的葡萄干面包一样在不断地扩展。挑选任何一个葡萄干,并且把它想象成我们的银河系。如果你自己站在这个葡萄干上,那么当面包膨胀时,无论你怎么看它,所有的其它葡萄干都远离你而去,离你越远的葡萄干就离开地越快。同样的,当宇宙膨胀时,所有其它星系也离我们而去。并且因为宇宙的整体膨胀,距离的地球越远的星系,我们看到它离开的就越快。

来自遥远天体的光在电磁光谱上朝红端移动,就像火车汽笛声离开和到达站台时的变化。天体离开我们向远处移动的越快,它们的红移越大。天文学家测量一个星系光谱中红移量来计算出它离我们有多远。

通过测量数百万的星系的红移,SDSS将提供我们附近宇宙的三维图片。

Survey slice