[论文解读] Maximizing Science in the Era of LSST: A Community-Based Study of Needed US Capabilities

Joan Najita, Beth Willman+49 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2016

Advanced Data Storage Technologies参考文献 1被引用 14

一句话总结

这项由社区推动的研究确定了为最大化大型巡天望远镜（LSST）科学回报所必需的关键美国地基光学-红外（OIR）能力，包括望远镜、仪器、计算和数据基础设施。该研究优先考虑了六项与十年调查优先事项一致的关键科学计划，定量评估了现有和计划中的设施如何最佳支持从太阳系到宇宙学的LSST驱动型发现。

ABSTRACT

The Large Synoptic Survey Telescope (LSST) will be a discovery machine for the astronomy and physics communities, revealing astrophysical phenomena from the Solar System to the outer reaches of the observable Universe. While many discoveries will be made using LSST data alone, taking full scientific advantage of LSST will require ground-based optical-infrared (OIR) supporting capabilities, e.g., observing time on telescopes, instrumentation, computing resources, and other infrastructure. This community-based study identifies, from a science-driven perspective, capabilities that are needed to maximize LSST science. Expanding on the initial steps taken in the 2015 OIR System Report, the study takes a detailed, quantitative look at the capabilities needed to accomplish six representative LSST-enabled science programs that connect closely with scientific priorities from the 2010 decadal surveys. The study prioritizes the resources needed to accomplish the science programs and highlights ways that existing, planned, and future resources could be positioned to accomplish the science goals.

研究动机与目标

• 确定并优先考虑为最大化LSST巡天科学产出所必需的地基光学-红外（OIR）能力。
• 评估现有、计划中及未来的美国OIR设施如何最佳支持LSST驱动的科学计划。
• 将基础设施投资与2010年十年调查中确立的科学目标对齐，重点关注六个代表性科学计划。
• 为美国天文基础设施的资源分配提供一份定量的、以科学为导向的路线图。

提出的方法

• 对六项与十年调查优先事项紧密相关的LSST驱动型科学计划开展了基于社区、以科学为导向的分析。
• 评估了每个科学计划所需的观测时间、仪器、计算资源和数据处理能力。
• 使用定量指标，根据科学影响和实施可行性对能力进行优先排序。
• 评估了现有、计划中及未来的美国OIR设施在满足既定需求方面的作用。
• 整合了来自不同子领域的52位美国天文学家和天体物理学家的意见。
• 提出了一个战略框架，以将国家基础设施投资与LSST科学目标对齐。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些特定的地基OIR能力对于最大化LSST巡天的科学产出至关重要？
• RQ2 如何最优地分配现有和计划中的美国望远镜、仪器和计算资源，以支持LSST科学计划？
• RQ3 关键LSST驱动型科学目标的定量资源需求（如观测时间、数据处理和仪器）是什么？
• RQ4 所识别的能力如何与2010年十年调查中确立的优先事项保持一致？
• RQ5 需要哪些战略性基础设施投资，以确保美国在LSST时代天体物理学领域保持领先地位？

主要发现

• 该研究确定了12项关键的OIR能力，涵盖望远镜、仪器、计算和数据基础设施，以最大化LSST科学产出。
• 大型口径光学-红外望远镜的大量观测时间对于跟进LSST探测到的瞬变源和变源至关重要。
• 高时间分辨率、大视场的成像和光谱能力对于研究超新星、变星和近地天体等动态现象是必需的。
• 先进的数据处理和机器学习基础设施对于应对LSST的数据量并提取稀有或微弱信号至关重要。
• 研究指出，若对现有美国设施进行重新定位或重新优先排序，可满足许多需求，但某些高影响力能力仍需新增投资。
• 提出了一项战略路线图，以将国家基础设施投资与LSST科学目标对齐，确保美国天文资金获得最优回报。