[论文解读] The Detailed Science Case for the Maunakea Spectroscopic Explorer, 2019 edition

The MSE Science Team, C. Babusiaux+262 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2019

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 63被引用 35

一句话总结

本论文为 Maunakea Spectroscopic Explorer (MSE) 提出全面的科学案例，概述其在光谱调查中的端到端作用及其在从恒星到宇宙尺度的科学目标。

ABSTRACT

(Abridged) The Maunakea Spectroscopic Explorer (MSE) is an end-to-end science platform for the design, execution and scientific exploitation of spectroscopic surveys. It will unveil the composition and dynamics of the faint Universe and impact nearly every field of astrophysics across all spatial scales, from individual stars to the largest scale structures in the Universe. Major pillars in the science program for MSE include (i) the ultimate Gaia follow-up facility for understanding the chemistry and dynamics of the distant Milky Way, including the outer disk and faint stellar halo at high spectral resolution (ii) galaxy formation and evolution at cosmic noon, via the type of revolutionary surveys that have occurred in the nearby Universe, but now conducted at the peak of the star formation history of the Universe (iii) derivation of the mass of the neutrino and insights into inflationary physics through a cosmological redshift survey that probes a large volume of the Universe with a high galaxy density. MSE is positioned to become a critical hub in the emerging international network of front-line astronomical facilities, with scientific capabilities that naturally complement and extend the scientific power of Gaia, the Large Synoptic Survey Telescope, the Square Kilometer Array, Euclid, WFIRST, the 30m telescopes and many more.

研究动机与目标

• 将 MSE 定位为设计、执行和利用光谱调查的端到端平台。
• 定义覆盖银河系化学/动力学、星系形成以及中微子/暴胀宇宙学的主要科学支柱。
• 将 MSE 定位于国际天文观测设施网络中及其与 Gaia、LSST、SKA、Euclid 等的协同作用。

提出的方法

• 描述可实现对多样化天体目标进行高分辨率光谱观测的仪器能力与调查策略。
• 概述实现 MSE 调查端到端科学利用所需的数据流与分析管道。
• 将 MSE 的能力与现有及即将到来的设施进行比较，以证明其科学影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在银河系考古学和恒星群体方面，MSE 能解决哪些具有变革性的科学问题？
• RQ2 MSE 调查如何推动对星形成高峰时期星系形成与演化的理解？
• RQ3 通过大体积、高密度的光谱红移调查可以获得哪些宇宙学约束（如中微子质量、暴胀物理）？
• RQ4 MSE 如何补充并整合其他主要设施，以最大化科学回报？

主要发现

• MSE 被定位为一流的 Gaia 跟进设施，能够详尽研究远处银河系组成部分的化学与动力学。
• MSE 能够进行宇宙午时代星系形成与演化的革命性调查，将近邻宇宙研究的力量扩展到峰值时期。
• 通过大体积、高密度的红移调查可以对中微子质量与暴胀物理进行约束有所贡献。
• 预计 MSE 将成为国际天文观测设施网络中的关键枢纽，补充 Gaia、LSST、SKA、Euclid、WFIRST，以及 30m 级望远镜。