[논문 리뷰] The Detailed Science Case for the Maunakea Spectroscopic Explorer, 2019 edition

The MSE Science Team, C. Babusiaux외 262명|arXiv (Cornell University)|2019. 04. 09.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 63인용 수 35

한 줄 요약

본 논문은 Maunakea Spectroscopic Explorer (MSE)에 대한 종합적인 과학 사례를 제시하며, 분광 설문조사에서의 엔드-투-엔드 역할과 항성에서 우주론적 규모에 이르는 과학 목표를 개요한다.

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.

연구 동기 및 목표

• MSE를 설계, 실행 및 분광 설문조사를 활용하기 위한 엔드-투-엔드 플랫폼으로서 동기를 부여한다.
• Milky Way의 화학/역학, 은하 형성, 그리고 중성미자/인플레이션 우주론을 포괄하는 주요 과학 축을 정의한다.
• 국제 천문 시설 네트워크 내에서 MSE의 위치를 정하고 Gaia, LSST, SKA, Euclid, 및 기타와의 시너지를 정의한다.

제안 방법

• 다양한 천체 목표에서 고해상도 분광을 가능하게 하는 기구 역량과 설문 전략을 설명한다.
• MSE 설문의 엔드-투-엔드 과학 활용을 위한 데이터 흐름과 분석 파이프라인을 요약한다.
• 기존 및 향후 시설들과의 MSE 역량을 비교하여 과학적 영향력을 정당화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Milky Way 고고학 및 항성 집단에서 MSE가 다룰 수 있는 어떤 변화적 과학 질문들이 있는가?
• RQ2 별 형성의 정점 시대에서 은하 형성 및 진화를 이해하는 데 MSE 설문이 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ3 대용량 고밀도 분광적 적색편이 설문으로 어떤 우주론적 제약(예: 중성미자 질량, 인플레이션 물리)을 얻을 수 있는가?
• RQ4 다른 주요 시설들과 어떻게 보완 및 통합되어 과학적 수익을 극대화하는가?

주요 결과

• MSE는 먼 Milky Way 구성요소의 상세한 화학 및 역학 연구를 위한 대표적인 Gaia 후속 시설로 위치한다.
• MSE는 코스믹 누년에 은하 형성 및 진화의 혁신적 설문을 가능하게 하여 근처 은하 연구의 힘을 피크 시점까지 확장한다.
• 높은 은하 밀도의 우주론적 적색편이 설문은 중성미자 질량 및 인플레이션 물리 제약에 기여할 수 있다.
• MSE는 Gaia, LSST, SKA, Euclid, WFIRST, 그리고 30m급 망원경들과 보완적으로 국제 천문 시설 네트워크의 중요한 허브가 될 것으로 예상된다.