[论文解读] A concise overview of the Maunakea Spectroscopic Explorer

Alan W. McConnachie, C. Babusiaux+20 more|arXiv (Cornell University)|May 31, 2016

Ionosphere and magnetosphere dynamics被引用 7

一句话总结

Maunakea 光谱探测望远镜（MSE）是一台 11.25 米的地面光学与近红外望远镜，视场为 1.5 平方度，专为在 0.36 至 1.8 µm 波长范围内，光谱分辨率 R ~ 2500–40,000 的多目标光谱观测而设计。它在系外行星表征、银河系化学标记、暗物质亚晕质量函数以及类星体的光致延迟映射研究方面具有变革性科学潜力，是 LSST、Gaia 和 Euclid 等重大巡天项目的关键后续观测设施。

ABSTRACT

This short document is intended as a companion and introduction to the Detailed Science Case (DSC) for the Maunakea Spectroscopic Explorer. It provides a concise summary of the essential characteristics of MSE from the perspective of the international astronomical community. MSE is a wide field telescope (1.5 square degree field of view) with an aperture of 11.25m. It is dedicated to multi-object spectroscopy at several different spectral resolutions in the range R ~ 2500 - 40000 over a broad wavelength range (0.36 - 1.8μm). MSE will enable transformational science in areas as diverse as exoplanetary host characterization; stellar monitoring campaigns; tomographic mapping of the interstellar and intergalactic media; the in-situ chemical tagging of the distant Galaxy; connecting galaxies to the large scale structure of the Universe; measuring the mass functions of cold dark matter sub-halos in galaxy and cluster-scale hosts; reverberation mapping of supermassive black holes in quasars. MSE is the largest ground based optical and near infrared telescope in its class, and it will occupy a unique and critical role in the emerging network of astronomical facilities active in the 2020s. MSE is an essential follow-up facility to current and next generations of multi-wavelength imaging surveys, including LSST, Gaia, Euclid, eROSITA, SKA, and WFIRST, and is an ideal feeder facility for E-ELT, TMT and GMT.

研究动机与目标

• 为国际天文学界提供 Maunakea 光谱探测望远镜（MSE）的简明概述。
• 突出 MSE 在宽波段范围和多种光谱分辨率下，作为多目标光谱观测变革性设施的作用。
• 将 MSE 定位为 LSST、Gaia、Euclid 和 WFIRST 等多波段重大巡天项目的关键后续观测仪器。
• 确立 MSE 在推进银河系结构、星际与星系际介质以及超大质量黑洞研究方面的独特角色。
• 通过总结 MSE 的关键技术与科学能力，支持详细科学需求报告（DSC）的撰写。

提出的方法

• 利用配备 1.5 平方度视场的宽视场 11.25 米望远镜，实现对多个天体的同步观测。
• 在宽光谱范围（0.36–1.8 µm）和多种光谱分辨率（R ~ 2500–40,000）下实施多目标光谱观测，以支持多样化的天体物理研究。
• 集成先进的光谱仪设备，专为在光学与近红外波段实现高 through-put 和高分辨率观测而优化。
• 利用望远镜的大口径与宽视场，实现对暗淡遥远源的深度、高保真光谱巡天。
• 设计设施以与下一代望远镜（如 ELT、TMT 和 GMT）互补，并为其提供数据支持。
• 与现有及未来的巡天项目（如 LSST、Gaia、Euclid）协调，通过针对性后续观测最大化科学产出。

实验结果

研究问题

• RQ1 像 MSE 这类宽视场、高 through-put 的光谱观测设施，如何在系外行星宿主表征方面实现变革性科学突破？
• RQ2 MSE 在通过原位化学标记技术绘制银河系的化学与运动结构方面发挥什么作用？
• RQ3 MSE 如何通过恒星运动学测量星系与星系团中冷暗物质亚晕的质量函数？
• RQ4 MSE 如何通过背景源吸收线光谱的层析映射推进对星际与星系际介质的理解？
• RQ5 MSE 如何作为 LSST、Gaia 和 WFIRST 等重大多波段巡天项目的关键后续观测设施？

主要发现

• MSE 将是同类中口径最大的地面光学与近红外望远镜，配备 11.25 米口径与 1.5 平方度视场。
• 该望远镜将支持在 0.36–1.8 µm 波段范围内，光谱分辨率从 R ~ 2500 至 40,000 的多目标光谱观测。
• 通过高精度径向速度与大气光谱观测，MSE 能够在系外行星宿主表征方面实现变革性科学突破。
• 该设施可通过背景源吸收线光谱实现对星际与星系际介质的层析映射。
• MSE 将为测量星系与星系团尺度宿主中冷暗物质亚晕的质量函数提供关键数据。
• MSE 在支持类星体中超大质量黑洞的光致延迟映射方面独具优势，可实现精确的黑洞质量测量。