[論文レビュー] LAMOST Spectral Survey

Gang Zhao, Yongheng Zhao+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2012

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 21

ひとこと要約

本論文は、中国の主要な国立プロジェクトとして、20平方度の視野を持つ特異な望遠鏡を用いて、北天の1000万個以上の星および銀河を対象とした大規模な分光調査であるLAMOST分光調査の概要を提示する。r ≈ 20の微弱天体に対してR = 1800の分解能で高多重分光観測を可能にすることで、銀河の構造、星の運動学、化学的進化、およびダークマターの小構造に関する最先端の研究を支援し、18か月の独自期間を経てデータは一般公開される。

ABSTRACT

LAMOST (Large sky Area Multi-Object fiber Spectroscopic Telescope) is a Chinese national scientific research facility operated by National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences (NAOC). After two years of commissioning beginning in 2009, the telescope, instruments, software systems and operations are nearly ready to begin the main science survey. Through a spectral survey of millions of objects in much of the northern sky, LAMOST will enable research in a number of contemporary cutting edge topics in astrophysics, such as: discovery of the first generation stars in the Galaxy, pinning down the formation and evolution history of galaxies especially theMilky Way and its central massive black hole, looking for signatures of dark matter distribution and possible sub-structures in the Milky Way halo. To maximize the scientific potential of the facility, wide national participation and international collaboration has been emphasized. The survey has two major components: the LAMOST ExtraGAlactic Survey (LEGAS), and the LAMOST Experiment for Galactic Understanding and Exploration (LEGUE). Until LAMOST reaches its full capability, the LEGUE portion of the survey will use the available observing time, starting in 2012. An overview of the LAMOST project and the survey that will be carried out in next five to six years is presented in this paper. The science plan for the whole LEGUE survey, instrumental specifications, site conditions, the descriptions of the current on-going pilot survey, including its footprints and target selection algorithm, will be presented as separate papers in this volume.

研究の動機と目的

• LAMOST分光調査の科学的ビジョンと技術的枠組みを概説すること。これは、大規模な星および銀河分光観測のための国立施設である。
• LAMOSTが有する特異な水平設置型反射式スコット型望遠鏡の設計および性能を記述すること。この望遠鏡は、広視野で高多重分光観測を最適化している。
• 主な調査の2つの構成要素、すなわちLEGUE（銀河系構造と進化）およびLEGAS（銀河赤外分光調査）を詳細に説明し、特にLEGUEのパイロット調査と標的選定に焦点を当てる。
• データアクセスおよび論文発表のポリシーを確立し、国内および国際的協力を促進することで、科学的成果を最大化すること。
• LAMOSTが金属不足星、クェーサー、惑星状星雲の検出を含む、科学的品質の分光データをすでに得ており、その科学的潜在能力が裏付けられていることを示す。

提案手法

• LAMOSTは、20平方度の視野を持つ固定式で水平設置された反射式スコット型望遠鏡を採用しており、セグメント化されたミラー（ミラーAおよびミラーB）をリアルタイムで制御することで、最適な波面補正を維持する。
• 4,000本のファイバーを介した分光器を備えており、2つのモーターで各ファイバーの位置を制御することで、1枚の露光で4,000個の天体の分光を同時に取得できる。
• シャック・ハートマン波面センサおよび4台のガイドCCDカメラが、観測中に大気的および機械的歪みを監視・補正する。
• 調査は2段階に分けられる：システム性能と標的選定のテストを目的としたパイロット調査（2011–2012年）、その後に続く完全なLEGUEおよびLEGAS調査。
• 標的選定は、光度データに基づき、銀河系の球根、円盤、および銀河反対方向（GAC）の領域に応じたアルゴリズムを用いる。GAC領域は、独立した光度測定を要する。
• データ処理には、キャリブレーション、2次元および1次元分光抽出、およびカタログ作成が含まれる。原始データ、1次元分光、およびオブジェクトカタログは、18か月の独自期間を経てアーカイブされ、公開される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大口径で広視野の分光調査は、どのようにして銀河系およびそのハローの星の集団と運動学を効率的にマップできるか？
• RQ2 LAMOSTの特異な望遠鏡設計は、中分解能（R = 1800）でr ≈ 20の微弱天体に対して、高多重で高精度な分光をどれほど効果的に提供できるか？
• RQ3 LAMOSTのデータは、金属不足星、クェーサー、惑星状星雲の発見にどの程度貢献できるか。また、銀河系形成およびダークマターの小構造の理解にどのように寄与できるか？
• RQ4 限られた観測時間を持つレガシーデータ施設において、国家的および国際的協力体制をどのように統合することで、科学的成果を最大化できるか？
• RQ5 大規模分光調査から、オープンで再現可能で協働的な科学を実現するための、どの程度のデータポリシーとインfrastrutureが必要か？

主な発見

• LAMOSTは2011年までに技術的コンMISSIONINGを完了し、r = 20の星ですでに科学的品質の分光データを取得しており、R = 1800でr = 19まで到達する可能性を有している。
• この望遠鏡の特異な設計により、20平方度の視野で4,000個の分光を同時に取得可能であり、指向方向に応じて有効口径は3.6〜4.9メートルの範囲で変動する。
• コンMISSIONINGデータの初期結果として、金属不足星、新規クェーサー、惑星状星雲の発見が確認され、調査の科学的潜在能力が裏付けられた。
• LEGUEパイロット調査は、明るい夜と暗い夜を含む複数のフェーズで実施され、銀河系円盤、球根、反対方向領域に特化した設計が採用された。
• 2012年3月までに、LAMOST関連の論文抄録が250件以上、学術文献に発表されており、その大部分（65％）が機器開発、14％がデータ処理に集中しており、技術的開発が活発であることが示された。
• LAMOSTのデータは3段階のレベルで公開される：原始データ、1次元分光、オブジェクトカタログ。18か月の独自期間を経て一般公開され、データ管理と科学的公平性が確保される。