[논문 리뷰] 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. Werner외 61명|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 14.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 47

한 줄 요약

본 백서는 2018 SPHEREx 커뮤니티 워크숍을 요약하고 SPHEREx 전천 스펙트럼(0.75–5 μm)이 JWST, Euclid, WFIRST, LSST 및 기타 시설과 시너지를 이루어 인플레이션, 얼음, 외은하 배경광 등과 같은 영역에서 레거시 과학을 가능하게 한다는 내용을 자세히 설명합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 가까운 적외선에서 전천 분광 조사인 SPHEREx를 최초로 제시하는 모든 하늘 스펙트로스코픽 설문의 동기를 부여하고 핵심 과학 주제(인플레이션, 얼음, 외은하 배경광)를 개요한다.
• SPHEREx 데이터와 기존 또는 계획된 관측시설 간의 시너지를 식별하고 명확히 제시하여 과학적 수익(레거시 사이언스)을 극대화한다.
• 광범위한 접근성과 팔로업 기회를 가능하게 하는 예상 데이터 제품과 커뮤니티 참여 전략을 설명한다.
• JWST, Euclid, WFIRST, LSST, eROSITA, ALMA 및 지상 기반 시설과의 구체적인 시너지 사례를 강조한다.

제안 방법

• 채널 간 파장 범위와 분광 해상도(R=41, R=35, R=110, R=130)를 포함한 SPHEREx 임무 능력과 6.2′′×6.2′′ 픽셀당 전천 0.75–5 μm 스펙트럼을 설명한다.
• 주요 망원경과의 시너지를 서사적 사용 사례와 개념적 모의 카탈로그(예: Euclid+SPHEREx)를 통해 광도적 적색편이 개선과 설문 간 과학을 평가한다.
• 광역 면적 스펙트럴 데이터베이스가 레거시 사이언스에 가능하게 하는 것을 요약하고, 워크숍과 공개 데이터 릴리스 등을 통한 데이터 제품 및 커뮤니티 참여 전략을 개요한다.
• 실제 임무 및 설문조사를 언급하며 (JWST, Euclid, WFIRST, LSST, eROSITA, Gaia, 2MASS, WISE) SPHEREx를 설문 조사 10년 간의 맥락에 위치시킨다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SPHEREx 데이터와 다른 현재 또는 계획 중인 관측시설 간의 가장 매력적인 과학적 시너지는 무엇인가?
• RQ2 SPHEREx가 JWST와의 후속 연구를 어떻게 강화하고 Euclid, WFIRST, LSST의 광색적 적색편이를 보정하거나 보완할 수 있는가?
• RQ3 다른 데이터 세트와 결합했을 때 SPHEREx가 인플레이션, 성간 얼음, 외은하 배경광 조사에서 어떤 잠재적 역할을 할 수 있는가?
• RQ4 유니디 Euclid/WFIRST/LSST와 함께 SPHEREx가 빈공간, 비가우시안성, 은하-헤일로 연결성으로 우주론에 어떻게 기여할 수 있는가?

주요 결과

• SPHEREx는 0.75에서 5 μm까지의 4개의 분광 해상도(R=41, 35, 110, 130)를 갖춘 전천 근적외선 분광 관측을 제공한다.
• 표 1은 네 가지 설문에서 전천에 걸쳐 1.3조 개의 스펙트럴-공간 요소를 포함하는 SPHEREx 맵을 보고한다.
• SPHEREx는 2MASS PSC의 모든 소스에 대해 각 스펙트럴 채널당 높은 신호대잡음(S/N)을 얻을 것이며(예: 1.2, 1.6, 2.2 μm 밴드에 대해 각각 40σ, 60σ, 150σ).
• SPHEREx의 스펙트럼은 >1억 개의 은하 스펙트럼, >1억 개의 항성 스펙트럼, >10만 개의 얼음 흡수 스펙트럼, >100만 개의 퀘이사 스펙트럼, 및 >1만 개의 소행성 스펙트럼을 포함한다.
• 워크숍은 과학적 수익을 극대화하기 위한 레거시 사이언스와 JWST, Euclid, WFIRST, LSST, eROSITA, ALMA 및 지상 기반 시설과의 시너지에 중점을 둔다.
• 예로 고적 고적 고적 퀘이사 발견, 우주 시간에 걸친 은하 연구, M형 왜성 및 brown dwarfs의 특성 파악, 잔해 원반, 성간 얼음, 그리고 교차 설문 분석을 통한 원시 비가우시안성 연구를 포함한다.