[论文解读] The Sloan Digital Sky Survey

James E. Gunn, David H. Weinberg|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 1994

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

斯隆数字巡天（SDSS）提出了一项全面的数字成像与分光观测调查，利用一台专用的2.5米望远镜，对北天银极区域的π球面度范围进行观测，该望远镜配备多CCD相机和双光纤馈电分光仪。其目标是获取100万个星系（中值红移z ≈ 0.1）和10万个类星体的红移，成像深度达到r′ ≈ 23，分光观测极限为g′ ≈ 19，从而支持大尺度结构与星系演化研究。

ABSTRACT

We summarize the plans for and the current status of the Sloan Digital Sky Survey, a digital imaging and spectroscopic survey of $π$ steradians in the northern Galactic cap. The CCD photometric survey will produce images in five bands to limiting magnitudes of order 23. The spectroscopic survey will obtain redshifts of $10^6$ galaxies (a complete sample to a limiting magnitude $r' \sim 18$) and $10^5$ quasars ($g' \sim 19$). Repeated imaging of a 200 deg$^2$ strip in the southern Galactic cap will yield information about variable objects and a co-added photometric catalog roughly two magnitudes deeper than the northern survey. A dedicated 2.5-meter telescope, a large multi-CCD camera, and two fiber-fed double spectrographs are under construction and should be operational by fall of 1995. The main galaxy redshift sample will have a median redshift $\langle z angle \approx 0.1$.

研究动机与目标

• 创建一个深度广域的北天数字巡天，以支持大尺度宇宙学与河外天文学研究。
• 测量100万个星系与10万个类星体的红移，以探测宇宙大尺度结构与演化。
• 生成深度达到r′ ≈ 23的测光星表，并在200平方度的南天区域通过重复成像生成比北天巡天更深两个星等的叠加星表。
• 开发一台专用的2.5米望远镜，配备多CCD成像系统与双分光仪，以实现高效的大规模巡天观测。
• 建立一个完整的、按星等限制的星系与类星体样本，用于大尺度结构与光度函数的统计分析。

提出的方法

• 使用配备大面阵多CCD相机的2.5米望远镜，在五个测光波段对北天银极区域进行成像。
• 对南天银极区域200平方度的区域进行重复成像，以探测变星天体并生成叠加测光星表。
• 利用两台光纤馈电的双通道分光仪，从成像巡天中获取星系与类星体的红移。
• 在成像中实现r′ ≈ 23的极限星等，在分光观测中对类星体实现g′ ≈ 19的极限星等。
• 通过一个完整的星等限制样本（r′ ≈ 18）实现主星系样本的中值红移⟨z⟩ ≈ 0.1。
• 利用专用的巡天基础设施，确保在整个巡天区域内数据的高效率与一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在数百兆秒差距尺度上，星系红移揭示的宇宙大尺度结构是什么样的？
• RQ2 星系与类星体的光度函数与团聚特性如何随红移演化？
• RQ3 在z ≈ 0.1时，从星系团聚特性推断的暗物质分布是怎样的？
• RQ4 对深空区域的重复成像如何检测并表征变星天体？
• RQ5 对于大范围、高红移的星系与类星体巡天，最优的测光与分光策略是什么？

主要发现

• SDSS将在五个波段对北天银极区域的π球面度范围进行成像，极限星等达到r′ ≈ 23。
• 分光巡天将获取100万个星系的红移，其中值红移为⟨z⟩ ≈ 0.1，基于星等限制在r′ ≈ 18的样本。
• 巡天将收集10万个类星体的红移，其极限星等为g′ ≈ 19。
• 对南天银极区域200平方度区域的重复成像将生成一个比北天巡天更深两个星等的叠加测光星表。
• 巡天基础设施（包括2.5米望远镜、多CCD相机与双分光仪）正在建设中，预计1995年秋季投入运行。
• 巡天设计确保了高保真度的测光与分光数据，可用于星系与类星体群体的统计研究。