Encuesta Sloan Digital Sky - Sloan Digital Sky Survey

Encuesta Sloan Digital Sky
Nombres alternativos SDSS
Tipo de encuesta estudio astronómico Edita esto en Wikidata
Lleva el nombre de Fundación Alfred P. Sloan Edita esto en Wikidata
Código del observatorio 645
Observaciones Observatorio Apache Point Edita esto en Wikidata
Banda espectro visible , infrarrojo , ultravioleta Edita esto en Wikidata
Sitio web www .sdss .org
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El Sloan Digital Sky Survey o SDSS es un importante estudio de desplazamiento al rojo espectroscópico y de imágenes multiespectrales que utiliza un telescopio óptico gran angular dedicado de 2,5 m en el Observatorio Apache Point en Nuevo México, Estados Unidos. El proyecto lleva el nombre de la Fundación Alfred P. Sloan , que contribuyó con una financiación significativa.

Establecimiento

Se estableció un consorcio de la Universidad de Washington y la Universidad de Princeton para realizar una encuesta de desplazamiento al rojo. El Consorcio de Investigación Astrofísica (ARC) se estableció con la participación adicional de la Universidad Estatal de Nuevo México y la Universidad Estatal de Washington para administrar las actividades en Apache Point. En 1991, la Fundación Sloan otorgó fondos al ARC para los esfuerzos de levantamiento y la construcción de equipos para llevar a cabo el trabajo.

Operación

La recopilación de datos comenzó en 2000; la publicación de datos de imágenes finales (DR9) cubre más del 35% del cielo, con observaciones fotométricas de alrededor de mil millones de objetos, mientras que la encuesta continúa adquiriendo espectros , habiendo tomado hasta ahora espectros de más de 4 millones de objetos. La muestra de la galaxia principal tiene un corrimiento al rojo medio de z  = 0,1; hay desplazamientos al rojo para las galaxias rojas luminosas hasta z  = 0,7 y para los cuásares hasta z  = 5; y el estudio de imágenes ha estado involucrado en la detección de cuásares más allá de un corrimiento al rojo z  = 6.

La publicación de datos 8 (DR8), publicada en enero de 2011, incluye todas las observaciones fotométricas tomadas con la cámara de imágenes SDSS, cubriendo 14,555 grados cuadrados en el cielo (un poco más del 35% del cielo completo). La publicación de datos 9 (DR9), publicada al público el 31 de julio de 2012, incluye los primeros resultados del estudio espectroscópico de oscilación de bariones (BOSS), incluidos más de 800.000 nuevos espectros. Más de 500.000 de los nuevos espectros son de objetos en el Universo hace 7 mil millones de años (aproximadamente la mitad de la edad del universo). El lanzamiento de datos 10 (DR10), lanzado al público el 31 de julio de 2013, incluye todos los datos de lanzamientos anteriores, además de los primeros resultados del Experimento de Evolución Galáctica APO (APOGEE) , incluidos más de 57.000 espectros infrarrojos de alta resolución de estrellas en la Lechosa. Camino. DR10 también incluye más de 670.000 nuevos espectros BOSS de galaxias y quásares en el universo distante. Las imágenes de la encuesta a disposición del público se realizaron entre 1998 y 2009.

En julio de 2020, después de una encuesta de 20 años, los astrofísicos del Sloan Digital Sky Survey publicaron el mapa 3D más grande y detallado del universo hasta el momento, llenaron un vacío de 11 mil millones de años en su historia de expansión y proporcionaron datos que apoya la teoría de una geometría plana del universo y confirma que diferentes regiones parecen expandirse a diferentes velocidades .

Observaciones

SDSS utiliza un telescopio óptico gran angular dedicado de 2,5 m; de 1998 a 2009 observó tanto en modo de imagen como en modo espectroscópico. La cámara de imágenes se retiró a finales de 2009, desde entonces el telescopio ha observado completamente en modo espectroscópico.

Las imágenes se tomaron utilizando un sistema fotométrico de cinco filtros (denominados u , g , r , i y z ). Estas imágenes se procesan para producir listas de objetos observados y varios parámetros, como si parecen puntuales o extendidos (como lo haría una galaxia) y cómo el brillo de los CCD se relaciona con varios tipos de magnitud astronómica .

Para las observaciones de imágenes, el telescopio SDSS utilizó la técnica de escaneo de deriva , pero con una variación coreografiada de ascensión recta , declinación , velocidad de seguimiento y rotación de la imagen, lo que permite que el telescopio rastree grandes círculos y registre continuamente pequeñas franjas del cielo. La imagen de las estrellas en el plano focal se desplaza a lo largo del chip CCD, y la carga se desplaza electrónicamente a lo largo de los detectores exactamente a la misma velocidad, en lugar de permanecer fija como en los telescopios de seguimiento. (Simplemente estacionar el telescopio mientras el cielo se mueve solo es factible en el ecuador celeste , ya que las estrellas con diferente declinación se mueven a diferente velocidad aparente). Este método permite una astrometría consistente en el campo más amplio posible y minimiza los gastos generales de la lectura de los detectores. La desventaja son los efectos de distorsión menores.

La cámara de imágenes del telescopio está compuesta por 30 chips CCD, cada uno con una resolución de 2048 × 2048 píxeles , con un total de aproximadamente 120 megapíxeles . Las fichas están dispuestas en 5 filas de 6 fichas. Cada fila tiene un filtro óptico diferente con longitudes de onda promedio de 355.1, 468.6, 616.5, 748.1 y 893.1 nm , con un 95% de completitud en la vista típica a magnitudes de 22.0, 22.2, 22.2, 21.3 y 20.5, para u , g , r , i , z respectivamente. Los filtros se colocan en la cámara en el orden r , i , u , z , g . Para reducir el ruido, la cámara se enfría a 190 kelvin (aproximadamente −80 ° C) con nitrógeno líquido .

Usando estos datos fotométricos, también se seleccionan estrellas, galaxias y cuásares para espectroscopía . El espectrógrafo funciona alimentando una fibra óptica individual para cada objetivo a través de un orificio perforado en una placa de aluminio. Cada orificio se coloca específicamente para un objetivo seleccionado, por lo que cada campo en el que se van a adquirir los espectros requiere una placa única. El espectrógrafo original adjunto al telescopio era capaz de registrar 640 espectros simultáneamente, mientras que el espectrógrafo actualizado para SDSS III puede registrar 1000 espectros a la vez. En el transcurso de cada noche, se utilizan típicamente entre seis y nueve placas para registrar espectros. En el modo espectroscópico, el telescopio sigue el cielo de la forma estándar, manteniendo los objetos enfocados en sus correspondientes puntas de fibra.

Cada noche, el telescopio produce unos 200 GB de datos.

Cartucho de espectroscopio SDSS
Placa de aluminio de cerca mostrando fibras ópticas

Etapas

Cuásares que actúan como lentes gravitacionales. Para encontrar estos casos de combinaciones de galaxias y cuásares que actúan como lentes, los astrónomos seleccionaron 23.000 espectros de cuásares del SDSS.

SDSS-I: 2000–2005

Durante su primera fase de operaciones, 2000-2005, el SDSS tomó imágenes de más de 8.000 grados cuadrados del cielo en cinco pasos de banda ópticos, y obtuvo espectros de galaxias y cuásares seleccionados de 5.700 grados cuadrados de esa imagen. También obtuvo imágenes repetidas (aproximadamente 30 escaneos) de una franja de 300 grados cuadrados en el casquete galáctico sur.

SDSS-II: 2005–2008

En 2005, el estudio entró en una nueva fase, el SDSS-II , al ampliar las observaciones para explorar la estructura y la composición estelar de la Vía Láctea , el SEGUE y el Sloan Supernova Survey, que observa después de los eventos de supernova Ia para medir las distancias hasta lejos. objetos.

Encuesta Sloan Legacy

El Sloan Legacy Survey cubre más de 7.500 grados cuadrados del casquete galáctico norte con datos de casi 2 millones de objetos y espectros de más de 800.000 galaxias y 100.000 cuásares. La información sobre la posición y distancia de los objetos ha permitido investigar por primera vez la estructura a gran escala del Universo, con sus vacíos y filamentos. Casi todos estos datos se obtuvieron en SDSS-I, pero una pequeña parte de la huella se terminó en SDSS-II.

Extensión Sloan para la comprensión y la exploración galácticas (SEGUE)

La Extensión Sloan para la Comprensión y Exploración Galáctica obtuvo espectros de 240.000 estrellas (con una velocidad radial típica de 10 km / s) para crear un mapa tridimensional detallado de la Vía Láctea. Los datos de SEGUE proporcionan evidencia de la edad, composición y distribución del espacio de fase de las estrellas dentro de los diversos componentes galácticos, proporcionando pistas cruciales para comprender la estructura, formación y evolución de nuestra galaxia .

Los espectros estelares, los datos de imágenes y los catálogos de parámetros derivados para esta encuesta están disponibles públicamente como parte del SDSS Data Release 7 (DR7).

Encuesta Sloan Supernova

El SDSS Supernova Survey, que se llevó a cabo de 2005 a 2008, realizó imágenes repetidas de una franja de cielo de 2,5 ° de ancho centrada en el ecuador celeste, pasando de 20 horas de ascensión recta a 4 horas de RA para que estuviera en el casquete galáctico sur (ver Borrador: casquete galáctico) y no sufrió extinción galáctica . El proyecto descubrió más de 500 supernovas de tipo Ia, funcionando hasta finales del año 2007, el Supernova Survey buscó supernovas de tipo Ia . La encuesta escaneó rápidamente un área de 300 grados cuadrados para detectar objetos variables y supernovas. Detectó 130 eventos de supernovas Ia confirmados en 2005 y 197 más en 2006. En 2014 se publicó un catálogo aún mayor que contenía 10.258 fuentes variables y transitorias. De estos, 4.607 fuentes son supernovas confirmadas o probables, lo que hace que este sea el mayor conjunto de supernovas compilado hasta ahora.

SDSS III: 2008-2014

A mediados de 2008, se inició SDSS-III. Constaba de cuatro encuestas separadas:

Experimento de evolución galáctica APO (APOGEE)

El Experimento de Evolución Galáctica APO (APOGEE) utilizó espectroscopía infrarroja de alta resolución y alta relación señal-ruido para penetrar el polvo que oscurece el interior de la galaxia. APOGEE examinó 100.000 estrellas gigantes rojas en todo el rango de la protuberancia , la barra, el disco y el halo galácticos . Aumentó el número de estrellas observadas a alta resolución espectroscópica (R ~ 20,000 a λ ~ 1.6μm) y alta relación señal / ruido (S / N ~ 100) en más de un factor de 100. Los espectros de alta resolución revelaron la abundancias de unos 15 elementos, lo que proporciona información sobre la composición de las nubes de gas a partir de las cuales se formaron las gigantes rojas. APOGEE planeó recopilar datos de 2011 a 2014, con la primera publicación de datos en julio de 2013.

Encuesta espectroscópica de oscilación bariónica (BOSS)

El estudio espectroscópico de oscilación bariónica (BOSS) del SDSS-III fue diseñado para medir la tasa de expansión del Universo . Mapeó la distribución espacial de las galaxias rojas luminosas (LRG) y los cuásares para determinar su distribución espacial y detectar la escala característica impresa por las oscilaciones acústicas bariónicas en el universo temprano. Las ondas sonoras que se propagan en el universo primitivo, como las ondas que se extienden en un estanque, imprimen una escala característica en las posiciones de las galaxias entre sí. Se anunció que BOSS había medido la escala del universo con una precisión del uno por ciento y se completó en la primavera de 2014.

Levantamiento de área grande de exoplanetas de velocidad radial APO de múltiples objetos (MARVELS)

El estudio de gran área de exoplanetas de velocidad radial APO de múltiples objetos (MARVELS) monitoreó las velocidades radiales de 11,000 estrellas brillantes, con la precisión y la cadencia necesarias para detectar planetas gigantes gaseosos que tienen períodos orbitales que van desde varias horas hasta dos años. Este estudio Doppler desde tierra utilizó el telescopio SDSS y nuevos instrumentos Doppler multiobjetos para monitorear las velocidades radiales.

El objetivo principal del proyecto era generar una muestra a gran escala y estadísticamente bien definida de planetas gigantes . Buscó planetas gaseosos que tuvieran períodos orbitales que iban desde horas hasta 2 años y masas entre 0,5 y 10 veces la de Júpiter . Se analizaron un total de 11.000 estrellas con 25 a 35 observaciones por estrella durante un período de 18 meses. Se esperaba que detectara entre 150 y 200 nuevos exoplanetas, y pudo estudiar sistemas raros, como planetas con excentricidad extrema y objetos en el " desierto de la enana marrón ".

Los datos recopilados se utilizaron como muestra estadística para la comparación teórica y el descubrimiento de sistemas raros. El proyecto comenzó en el otoño de 2008 y continuó hasta la primavera de 2014.

SEGUE-2

La Extensión Sloan para la Comprensión y la Exploración Galáctica (SEGUE-1) obtuvo espectros de casi 240.000 estrellas de una variedad de tipos espectrales. Sobre la base de este éxito, SEGUE-2 observó espectroscópicamente alrededor de 120.000 estrellas, centrándose en el halo estelar in situ de la Vía Láctea, desde distancias de 10 a 60 kpc. SEGUE-2 duplicó el tamaño de muestra de SEGUE-1 .

La combinación de SEGUE-1 y 2 reveló la compleja subestructura cinemática y química del halo y los discos galácticos, proporcionando pistas esenciales para la historia de ensamblaje y enriquecimiento de la galaxia. En particular, se esperaba que el halo exterior estuviera dominado por eventos de acreción tardíos. Los datos de SEGUE pueden ayudar a restringir los modelos existentes para la formación del halo estelar e informar a la próxima generación de simulaciones de alta resolución de la formación de galaxias. Además, SEGUE-1 y SEGUE-2 pueden ayudar a descubrir estrellas raras y químicamente primitivas que son fósiles de las primeras generaciones de formación de estrellas cósmicas.

SDSS IV: 2014-2020

La luz de galaxias distantes se ha manchado y torcido en formas, arcos y rayas extrañas.

La última generación de SDSS (SDSS-IV, 2014-2020) está ampliando las mediciones cosmológicas de precisión a una fase temprana crítica de la historia cósmica (eBOSS), ampliando su estudio espectroscópico infrarrojo de la Galaxia en los hemisferios norte y sur (APOGEE-2 ), y por primera vez usando los espectrógrafos Sloan para hacer mapas resueltos espacialmente de galaxias individuales (MaNGA).

Experimento de evolución galáctica APO (APOGEE-2)

Un estudio estelar de la Vía Láctea, con dos componentes principales: un estudio del norte usando el tiempo brillante en APO, y un estudio del sur usando el telescopio du Pont de 2,5 m en Las Campanas.

Levantamiento espectroscópico de oscilación bariónica extendido (eBOSS)

Un estudio cosmológico de cuásares y galaxias, que también incluye subprogramas para estudiar objetos variables (TDSS) y fuentes de rayos X (SPIDERS).

Cartografía de galaxias cercanas en APO (MaNGA)

Una representación gráfica simplificada de un paquete de 7 fibras. MaNGA mide 17 galaxias a la vez, utilizando haces de 19, 37, 61, 91 y 127 fibras.

MaNGA (Mapeo de galaxias cercanas en el Observatorio Apache Point ), exploró la estructura interna detallada de casi 10,000 galaxias cercanas desde 2014 hasta la primavera de 2020. Los primeros estudios de SDSS solo permitían observar espectros desde el centro de las galaxias. Mediante el uso de matrices bidimensionales de fibras ópticas agrupadas en una forma hexagonal, MaNGA pudo utilizar la espectroscopia resuelta espacialmente para construir mapas de las áreas dentro de las galaxias, lo que permitió un análisis más profundo de su estructura, como las velocidades radiales y las regiones de formación de estrellas .

SDSS-V: 2020 – actual

El Observatorio Apache Point en Nuevo México comenzó a recopilar datos para SDSS-V en octubre de 2020. Está programado que Apache Point se convierta a mediados de 2021 de placas de enchufe (placas de aluminio con orificios colocados manualmente para que brille la luz de las estrellas) a un pequeño robot automatizado armas, seguido del Observatorio Las Campanas en Chile a finales de año. La encuesta Milky Way Mapper se centrará en los espectros de seis millones de estrellas. El estudio Black Hole Mapper apuntará a las galaxias para analizar indirectamente sus agujeros negros supermasivos. El Local Volume Mapper apuntará a las galaxias cercanas para analizar sus nubes de gas interestelar.

Acceso a los datos

LRG-4-606 es una galaxia roja luminosa . LRG es el acrónimo dado a un catálogo de galaxias de color rojo brillante que se encuentran en el SDSS.

La encuesta hace que las publicaciones de datos estén disponibles en Internet. El SkyServer ofrece una gama de interfaces a un subyacente de Microsoft SQL Server . Tanto los espectros como las imágenes están disponibles de esta manera, y las interfaces se hacen muy fáciles de usar para que, por ejemplo, se pueda obtener una imagen a todo color de cualquier región del cielo cubierta por una publicación de datos SDSS simplemente proporcionando las coordenadas. Los datos están disponibles solo para uso no comercial, sin permiso por escrito. El SkyServer también ofrece una variedad de tutoriales dirigidos a todos, desde escolares hasta astrónomos profesionales. La décima versión de datos importante, DR10, publicada en julio de 2013, proporciona imágenes, catálogos de imágenes, espectros y corrimientos al rojo a través de una variedad de interfaces de búsqueda.

Los datos en bruto (desde antes de ser procesados ​​en bases de datos de objetos) también están disponibles a través de otro servidor de Internet, y se experimentaron por primera vez como un "vuelo" a través del programa World Wind de la NASA .

Sky en Google Earth incluye datos de SDSS, para aquellas regiones donde dichos datos están disponibles. También hay complementos KML para capas de fotometría y espectroscopia SDSS, lo que permite el acceso directo a los datos de SkyServer desde Google Sky.

Los datos también están disponibles en Hayden Planetarium con un visualizador 3D.

También existe una lista cada vez mayor de datos para la región de Stripe 82 del SDSS.

A raíz de la contribución del miembro técnico Jim Gray en nombre de Microsoft Research con el proyecto SkyServer, WorldWide Telescope de Microsoft utiliza SDSS y otras fuentes de datos.

MilkyWay @ home también utilizó los datos de SDSS para crear un modelo tridimensional de alta precisión de la Vía Láctea.

Resultados

Junto con las publicaciones que describen la encuesta en sí, los datos de SDSS se han utilizado en publicaciones sobre una amplia gama de temas astronómicos. El sitio web de SDSS tiene una lista completa de estas publicaciones que cubren cuásares distantes en los límites del universo observable, la distribución de las galaxias, las propiedades de las estrellas en nuestra propia galaxia y también temas como la materia oscura y la energía oscura en el universo.

Mapas

Basado en el lanzamiento de Data Release 9, el 8 de agosto de 2012 se publicó un nuevo mapa 3D de galaxias masivas y agujeros negros distantes.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

  • Ann K. Finkbeiner. Una cosa grandiosa y audaz: un nuevo mapa extraordinario del universo que marca el comienzo de una nueva era de descubrimiento (2010), una historia periodística del proyecto

enlaces externos