[论文解读] The Wide-field Spectroscopic Telescope (WST) Science White Paper

V. Mainieri, Richard Anderson+215 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2024

Astronomy and Astrophysical Research被引用 9

一句话总结

对广域光谱望远镜（WST）的提案，一座12米口径的设施，能够同时进行广域MOS和中央IFS，以推动时间域、银河系、星系外与宇宙学科学。

ABSTRACT

The Wide-field Spectroscopic Telescope (WST) is proposed as a new facility dedicated to the efficient delivery of spectroscopic surveys. This white paper summarises the initial concept as well as the corresponding science cases. WST will feature simultaneous operation of a large field-of-view (3 sq. degree), a high multiplex (20,000) multi-object spectrograph (MOS) and a giant 3x3 sq. arcmin integral field spectrograph (IFS). In scientific capability these requirements place WST far ahead of existing and planned facilities. Given the current investment in deep imaging surveys and noting the diagnostic power of spectroscopy, WST will fill a crucial gap in astronomical capability and work synergistically with future ground and space-based facilities. This white paper shows that WST can address outstanding scientific questions in the areas of cosmology; galaxy assembly, evolution, and enrichment, including our own Milky Way; origin of stars and planets; time domain and multi-messenger astrophysics. WST's uniquely rich dataset will deliver unforeseen discoveries in many of these areas. The WST Science Team (already including more than 500 scientists worldwide) is open to the all astronomical community. To register in the WST Science Team please visit https://www.wstelescope.com/for-scientists/participate

研究动机与目标

• 阐述到2030年代WST将运作的科学动机与景观。
• 界定关键能力与设计目标，包括同时进行MOS和IFS操作。
• 展示WST如何补充并提升 Gaia、Rubin、JWST、Euclid 与 SKA 的观测。
• 概述跨时间域、银河系、星系外和宇宙学领域的主要科学案例。
• 提供调查架构的路线图以及最大化科学回报的潜在升级计划。

提出的方法

• 描述WST的架构概念，能够在大视场内实现同时输送光纤的MOS与中央3x3平方弧分的IFS。
• 突出端到端调查交付，从目标选择到校准的数据产品。
• 讨论与现有与规划中的设施的预期协同效应以及包含ToO能力的运营模式。

实验结果

研究问题

• RQ1 同时进行的广域MOS与中央IFS光谱能够带来哪些具变革性的科学成果？
• RQ2 WST如何与 Gaia、Rubin/LSST、Euclid、Roman、JWST 与 SKA 融合并最大化科学回报？
• RQ3 在10米级设施内，哪些 survey 设计（红移范围、目标族群和分辨率模式）能够优化宇宙学、星系演化和银河考古学？
• RQ4 WST在时间域和多信使天体物理学中可以发挥何种作用，包括GW对应源、TDE、超新星和AGN变率？
• RQ5 推进恒星、系外行星与星际介质研究所需的预期协同效应与数据产品是哪些？

主要发现

• 设想WST在3.1平方度视场内提供光纤供给的MOS，以及中心3x3平方弧分的IFS，能够同时观测。
• 该设施目标是具备端到端调查能力，具备快速数据处理和ToO操作，以支持时间域科学。
• WST旨在解决宇宙学、星系组装与富集、银河系与局部群考古、恒星与行星形成、时间域以及多信使天体物理学。
• 通过结合大口径、广域和高多重化，WST将补充其他主要设施并提升即将到来的数据集的利用率。
• 该科学案例强调通过广泛光谱学，大幅改变对银河系化学动力学历史、星系外演化以及宇宙网研究的认识。