[論文レビュー] Science Impacts of the SPHEREx All-Sky Optical to Near-Infrared Spectral Survey II: Report of a Community Workshop on the Scientific Synergies Between the SPHEREx Survey and Other Astronomy Observatories

Olivier Doré, Michael W. Werner+61 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 2018

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 47

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、2018年 SPHEREx コミュニティワークショップを要約し、SPHEREx の全天スペクトル（0.75–5 μm）と JWST、Euclid、WFIRST、LSST、その他の施設がどのようにシナジーを生み出し、レガシーサイエンスをインフレーション、氷、銀河外背景光、そして他の分野へと拡大するかを説明しています。

ABSTRACT

SPHEREx is a proposed NASA MIDEX mission selected for Phase A study. SPHEREx would carry out the first all-sky spectral survey in the near infrared. At the end of its two-year mission, SPHEREx would obtain 0.75-to-5$μ$m spectra of every 6.2 arcsec pixel on the sky, with spectral resolution R>35 and a 5-$σ$ sensitivity AB$>$19 per spectral/spatial resolution element. More details concerning SPHEREx are available at http://spherex.caltech.edu. The SPHEREx team has proposed three specific science investigations to be carried out with this unique data set: cosmic inflation, interstellar and circumstellar ices, and the extra-galactic background light. Though these three themes are undoubtedly compelling, they are far from exhausting the scientific output of SPHEREx. Indeed, SPHEREx would create a unique all-sky spectral database including spectra of very large numbers of astronomical and solar system targets, including both extended and diffuse sources. These spectra would enable a wide variety of investigations, and the SPHEREx team is dedicated to making the data available to the community to enable these investigations, which we refer to as Legacy Science. To that end, we have sponsored two workshops for the general scientific community to identify the most interesting Legacy Science themes and to ensure that the SPHEREx data products are responsive to their needs. In February of 2016, some 50 scientists from all fields met in Pasadena to develop these themes and to understand their implications for the SPHEREx mission. The 2016 workshop highlighted many synergies between SPHEREx and other contemporaneous astronomical missions, facilities, and databases. Consequently, in January 2018 we convened a second workshop at the Center for Astrophysics in Cambridge to focus specifically on these synergies. This white paper reports on the results of the 2018 SPHEREx workshop.

研究の動機と目的

• SPHEREx を近赤外で初の全天スぺクトロスコピー調査として位置づけ、その中核科学テーマ（インフレーション、氷、銀河外背景光）を概説する。
• SPHEREx のデータと既存または計画中の観測所とのシナジーを特定し、科学的リターン（レガシーサイエンス）を最大化する。
• 広範なアクセスとフォローアップの機会を可能にするデータ製品とコミュニティ参加戦略を説明する。
• JWST、Euclid、WFIRST、LSST、eROSITA、ALMA、および地上観測施設との特定のシナジー事例を強調する。

提案手法

• 波長領域と各チャネルのスペクトル分解能（R=41, R=35, R=110, R=130）および全空全域 0.75–5 μm スペクトルを 6.2′′×6.2′′ ピクセルで提供する SPHEREx のミッション能力を説明する。
• Euclid+SPHEREx などの概念的モックカタログと物語的ユースケースを用いて主要天文台とのシナジーを示し、光度赤方偏移の改善とクロスサーベイ研究を評価する。
• レガシーサイエンスのために広域スペクトルデータベースが何を可能にするかを要約し、ワークショップや公開データリリースを通じたデータ製品とコミュニティ参加の枠組みを概説する。
• 既存のミッションとサーベイ（JWST、Euclid、WFIRST、LSST、eROSITA、Gaia、2MASS、WISE）を参照して、SPHEREx をサーベイの10年に位置づける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SPHEREx データと他の現在・計画中の観測所との間で最も説得力のある科学的シナジーは何か。
• RQ2 SPHEREx は JWST のフォローアップ研究をどのように強化し、Euclid、WFIRST、LSST の光度赤方偏差を較正または補完できるか。
• RQ3 他のデータセットと組み合わせた場合、インフレーション、星間氷、銀河外背景光の探査における SPHEREx の潜在的役割は何か。
• RQ4 SPHEREx は Euclid/WFIRST/LSST と連携して、ボイド、非ガウシアン、銀河-ハローの結びつきを用いた宇宙論への貢献をどう拡大できるか。

主な発見

• SPHEREx は 0.75 から 5 μm までの全天近赤外分光調査を、4つのスペクトル分解能領域（R=41, 35, 110, 130）で提供する。
• Table 1 は全空を対象に 4 つの調査で 1.3 兆個のスペクトル–空間要素を含むマップを報告している。
• SPHEREx は 2MASS PSC の全てのソースについて、スペクトルチャネルごとに高い信号対雑音比（例：1.2, 1.6, 2.2 μm バンドでそれぞれ 40σ, 60σ, 150σ）を得る。
• SPHEREx のスペクトルは >10 億の銀河スペクトル、>100 百万の恒星スペクトル、>100 千の氷吸収スペクトル、>1 百万の準惑星スペクトル、>10 千の小惑星スペクトルをカバーする。
• ワークショップはレガシーサイエンスと JWST、Euclid、WFIRST、LSST、eROSITA、ALMA、地上ベースの施設とのシナジーを強調して、科学的リターンを最大化することを目的としている。
• 例として、希少な高赤方偏移クエーサーの発見、宇宙時間にわたる銀河の研究、M-dwarfおよびBrown dwarf の特性化、デブリディスク、星間氷、原初の非ガウシアン性を跨サーベイ分析で明らかにすることなどを挙げる。