Sloan Digital Sky Survey ( SDSS , del inglés - "Sloan Digital Sky Survey") es un estudio a gran escala de imágenes multiespectrales y espectros de corrimiento al rojo de estrellas y galaxias utilizando un telescopio de campo amplio de 2,5 metros en el Observatorio Apache Point en Nuevo México . El proyecto lleva el nombre de la Fundación Alfred Sloan .
La investigación comenzó en 2000, durante el transcurso del proyecto, más del 35% de la esfera celeste fue mapeada con observaciones fotométricas de alrededor de 500 millones de objetos y espectros de más de 3 millones de objetos. El valor medio del corrimiento al rojo en las imágenes de galaxias fue de 0,1; para galaxias de color rojo brillante hasta z=0,4, para cuásares hasta z=5. Las observaciones en el marco de la revisión contribuyeron a la detección de cuásares con un cambio de más de 6.
El proyecto se divide en varias fases: SDSS-I (2000-2005), SDSS-II (2005-2008), SDSS-III (2008-2014), SDSS-IV (2014-2020). Los datos recopilados durante las revisiones se publican en forma de comunicados separados (Publicación de datos), el último de ellos, DR13, se publicó en agosto de 2016 [1]
En julio de 2020, después de un estudio de astrofísica de 20 años, Sloan Digital Sky Survey publicó el mapa 3D más grande y detallado del universo hasta la fecha, llenando un vacío de 11 mil millones de años en su historia de expansión y proporcionando datos que respaldan la teoría. de la geometría plana del universo y confirma que diferentes áreas parecen expandirse a diferentes velocidades. [2] [3]
Este estudio recopila datos sin procesar para el proyecto Galaxy Zoo y MilkyWay@home .
SDSS (SDSS) utiliza un telescopio óptico de campo amplio de 2,5 metros dedicado. En 2000-2009 obtuvo imágenes y espectros. Desde 2009, el telescopio solo se ha utilizado para adquirir espectros.
Las imágenes se tomaron utilizando un sistema fotométrico de cinco filtros, que se denominan u , g , r , i y z . Las imágenes capturadas se utilizan tanto para obtener una lista de objetos observados, como para estudiar varios parámetros de estos objetos, por ejemplo, si son puntuales o extendidos (como una galaxia). Además, se están realizando estudios sobre la dependencia del brillo del CCD en varios tipos de magnitud.
Para las observaciones, el telescopio SPSS utiliza una técnica de barrido de deriva, siguiendo la trayectoria del telescopio a lo largo de un gran círculo y registrando constantemente pequeñas bandas de la esfera celeste [4] . Las imágenes de estrellas en el plano focal se mueven lentamente a lo largo del sensor CCD, mientras cambia electrónicamente la carga entre los detectores a la misma velocidad. Tal método hace posible observar no solo las estrellas en el ecuador celeste , sino que también brinda la posibilidad de realizar mediciones astrométricas en un amplio campo, minimizando la sobrecarga de lectura de los detectores. La desventaja de la técnica es la distorsión menor.
La cámara del telescopio consta de treinta fotodetectores CCD con una resolución de 2048 × 2048 píxeles cada uno, con una resolución total de unos 120 megapíxeles [5] . Los fotodetectores están dispuestos en cinco filas de seis chips cada una. Cada línea tiene diferentes filtros ópticos con longitudes de onda promedio de 355,1, 468,6, 616,5, 748,1 y 893,1 nm y le permiten observar hasta el 95% de los objetos de magnitud 22,0, 22,2, 22,2, 21,3 y 20,5 para los filtros U, G, R, I, Z, respectivamente [6] . Los filtros están dispuestos en el siguiente orden: R, I, U, Z, G. Para reducir el nivel de ruido de la cámara, los dispositivos se enfrían a 190 Kelvin (alrededor de -80 grados Celsius) con nitrógeno líquido.
Con estos datos fotométricos, se seleccionan objetivos para la espectroscopia: estrellas, galaxias, cuásares. El espectrógrafo del telescopio funciona alimentando cables de fibra óptica individuales para cada objetivo a través de agujeros perforados en una placa de aluminio [7] . Cada orificio se coloca para un objetivo elegido, por lo que todo el campo de recolección de espectro requiere una nueva placa única. Inicialmente, el espectrógrafo podía registrar hasta 640 espectros simultáneamente, pero el SDSS III se actualizó a 1000 espectros. Por lo general, se utilizan de 6 a 9 placas de registro de espectro diferentes durante cada noche. En el modo espectrógrafo, el telescopio rastrea el área seleccionada del cielo utilizando técnicas tradicionales, manteniendo los objetos enfocados en los extremos correspondientes de las fibras ópticas.
Cada noche, el telescopio recibe alrededor de 200 gigabytes de datos.
Durante la primera fase, en 2000-2005, SDSS tomó más de 8 mil grados cuadrados en 5 bandas espectrales. Los espectros de galaxias y cuásares se obtuvieron a partir de 5,7 mil grados cuadrados. También se realizaron múltiples estudios (alrededor de 30) del área de 300 grados cuadrados del Casquete Galáctico Sur.
Desde 2005, el sondeo ha iniciado una nueva fase, SDSS-II , durante la cual se realizaron amplias observaciones para estudiar la estructura y composición estelar de la galaxia Vía Láctea . Se realizaron los estudios de supernova SEGUE y Sloan , durante los cuales se buscaron eventos de supernova tipo 1a para determinar las distancias a objetos distantes.
Encuesta sobre el legado de SloanEl Sloan Legacy Survey cubre más de 7,5 mil grados cuadrados del casquete galáctico del norte e incluye alrededor de 2 millones de objetos y espectros de 800 mil galaxias y 100 mil cuásares. La información recopilada sobre la ubicación y la distancia de los objetos hizo posible por primera vez estudiar la estructura a gran escala del universo . Los datos para la revisión se obtuvieron de SDSS-I con algunas adiciones de SDSS-II [9] .
SEGUEEn la revisión SEGUE ( Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration ) , se obtuvieron los espectros de 240 mil estrellas con velocidades radiales típicas de unos 10 km/s para crear un mapa tridimensional detallado de la Vía Láctea. [10] Los datos de SEGUE incluyen indicaciones de la edad y composición de las estrellas e información sobre su distribución en varios componentes galácticos.
Como parte del proyecto, se descubrió una galaxia satélite de la Vía Láctea del récord de materia oscura densa Segue 1 a 23 kiloparsecs del Sol [11] .
Los resultados de SEGUE, que incluyen espectros estelares, imágenes y un catálogo de parámetros derivados, se publicaron como parte del SDSS Data Release 7 (DR7). [12]
Encuesta Sloan SupernovaHasta 2007, las observaciones fueron realizadas por el proyecto Supernova Survey , durante el cual se buscaron supernovas de tipo 1a . Para ello, se realizó un escaneo rápido de un área de 300 grados cuadrados, durante el cual se determinaron objetos variables y supernovas. En 2005 se descubrieron y confirmaron 130 supernovas tipo 1a, en 2006 ya son 197. [13] En 2014 se publicó un catálogo con 10258 fuentes variables y transitorias, entre ellas 4607 objetos son supernovas confirmadas o probables (lo que hace del catálogo el lista más grande de supernovas) [14] .
Desde mediados de 2008 se encuentra en operación el proyecto SDSS-III. En su curso, se llevaron a cabo cuatro sondeos simultáneamente en un telescopio con un diámetro de 2,5 metros [15] .
APOGEOEl proyecto APOGEE ( Experimento de Evolución Galáctica APO ) utiliza espectroscopía infrarroja de alta resolución y una alta relación señal-ruido para observar las regiones internas de la galaxia ocultas por el polvo cósmico [16] . APOGEE explora unas 100.000 gigantes rojas. El sondeo APOGEE aumentará en más de cien veces el número de estrellas para las que se conocen espectros IR de alta precisión (resolución R ~ 20000 a λ ~ 1,6 µm, ruido Singal S/N ~ 100). [17] APOGEE recopila datos de 2011 a 2014, publicados por primera vez en julio de 2013.
BOSS (Estudio Espectroscópico de Oscilación Bariónica)El estudio espectroscópico de oscilación bariónica ( BOSS ) se creó para estudiar y medir la tasa de expansión del universo. [18] Estudia la distribución espacial de las llamadas galaxias rojas luminosas (LRG [19] ) y cuásares. La revisión permite estudiar la distribución desigual de las masas causada por las oscilaciones bariónicas acústicas en el universo primitivo [20] [21] .
MaravillasDurante el proyecto MARVELS ( Multi-object APO Radial Velocity Exoplanet Large-area Survey ), se estudian las velocidades radiales de 11 mil estrellas brillantes utilizando el método espectroscópico Doppler . Se espera que la precisión lograda permita detectar muchos exoplanetas, gigantes gaseosos con períodos orbitales de varias horas a dos años. [22] Se utilizan el telescopio SDSS y varios nuevos medidores Doppler multiobjetivo. [22]
Uno de los principales objetivos del proyecto es recopilar estadísticas sobre los planetas gigantes. Se espera que se descubran planetas con masas entre 0,5 y 10 masas de Júpiter . Para cada una de las 11 mil estrellas, hay entre 25 y 35 observaciones durante un período de 18 meses. Se espera que se descubran entre 150 y 200 exoplanetas. [22] [23] [24] El proyecto comenzó en otoño de 2008 y continuó hasta la primavera de 2014. [22] [25]
SEGUE-2SEGUE-2 ( Extensión Sloan para la Comprensión y Exploración Galáctica - del inglés - “Extensión Sloan para comprender y explorar la galaxia”) planea continuar con el éxito del proyecto SEGUE-1 (240 mil espectros) y obtener espectros de cientos de miles de estrellas ubicadas a distancias de 10 a 60 kiloparsecs de la Tierra, en la región del halo estelar de la galaxia. [26]
Los datos conjuntos de los sondeos SEGUE-1 y SEGUE-2 permiten estudiar las complejas estructuras cinemáticas y químicas del halo y el disco galácticos.
El proyecto SDSS actual, SDSS-IV, comenzó en 2014 y se extenderá hasta 2020. En su marco, se realizan mediciones cosmológicas avanzadas de la fase temprana de la historia cósmica (eBOSS), se complementa el estudio espectrométrico infrarrojo de la galaxia en el hemisferio norte y sur (APOGEE-2) y se utilizan por primera vez los espectrógrafos. para obtener mapas espacialmente resueltos de galaxias individuales (MaNGA). [27]
Experimento de Evolución Galáctica APO (APOGEE-2)Vista estelar de la Vía Láctea desde dos posiciones: el hemisferio norte en APO y el hemisferio sur en el telescopio de 2,5 m du Pont en Las Campanas.
Encuesta Espectroscópica de Oscilación Bariónica extendida (eBOSS)Revisión ampliada de oscilaciones bariónicas, estudio de cuásares y galaxias. También incluye subrutinas para el levantamiento de objetos variables (TDSS) y fuentes de rayos X (ARAÑAS).
Mapeo de galaxias cercanas en APO (MaNGA)MaNGA ( Mapeo de galaxias cercanas en Apache Point Observatory ) estudia la estructura interna detallada de 10,000 galaxias cercanas utilizando espectroscopia de resolución espacial.
El estudio cubre más de 7500 grados cuadrados del hemisferio norte galáctico con datos de casi dos millones de objetos y espectros de más de 800 000 galaxias y 100 000 cuásares. La información sobre las posiciones y distancias a los objetos hizo posible obtener información sobre la estructura a gran escala del Universo.
SDSS proporciona acceso a datos a través de Internet. SkyServer proporciona un conjunto de interfaces para el Microsoft SQL Server subyacente . Los espectros y las imágenes están disponibles mediante interfaces fáciles de usar, de modo que, por ejemplo, se puede obtener una imagen a todo color de cualquier región del cielo a partir de los datos SDSS después de proporcionar al servidor las coordenadas necesarias. Los datos están disponibles para uso no comercial, sin posibilidad de grabación. SkyServer también proporciona una variedad de herramientas educativas para personas de todos los niveles de astronomía, desde estudiantes de secundaria hasta astrónomos profesionales. DR8, publicado desde enero de 2011 [28] , es el octavo lanzamiento de datos importante y proporciona imágenes, catálogos de imágenes, espectros y corrimientos al rojo a través de varias interfaces de búsqueda.
Los datos sin procesar (previamente procesados en bases de datos de objetos) también están disponibles a través de otros servidores de Internet ya través del programa NASA World Wind .
La vista del cielo en Google Earth incluye datos de SDSS para aquellas regiones donde dichos datos están disponibles. También hay complementos KML para fotometría SDSS y espectroscopia de capas [29] que permiten el acceso directo a SkyServer directamente desde Google Sky.
Con aportes significativos del oficial técnico Jim Gray en nombre de Microsoft Research en conjunto con el proyecto SkyServer, Microsoft WorldWide Telescope aprovecha SDSS y otras fuentes de datos [30] .
Los datos SDSS también están siendo utilizados por el proyecto MilkyWay@home para crear un modelo 3D preciso de la galaxia de la Vía Láctea.
Junto con las publicaciones que describen estudios digitales del cielo, los datos SDSS se han utilizado en una gran cantidad de otras publicaciones sobre diversos temas astronómicos. El sitio web SDSS tiene una lista completa de publicaciones sobre cuásares distantes dentro del Universo observable [31] , distribuciones de galaxias, propiedades de las estrellas en nuestra Galaxia, así como temas como la materia oscura y la energía oscura en el Universo.
El 30 de julio de 2012, se anunció el mapa 3D más grande del mundo de galaxias masivas y agujeros negros [32] [33] [34] .
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