葛健：斯隆数字化巡天，探索宇宙未解之谜

1月6日，斯隆数字化巡天（SDSS）发布最新版公开数据，其中包括首次发布的、由中国科大校友葛健 （844）负责的MARVELS项目数据。葛健是SDSS的四名首席研究员（Principal Investigator）之一。

斯隆数字化巡天开放新数据

1月6日，斯隆数字化巡天（SDSS, Sloan Digital Sky Survey）发布了最新版的公开数据，这是SDSS三期（SDSS-III）的最后一次数据发布。超过100TB的第12版数据（DR12）包含了对近5亿恒星和星系的相关测量，这是天文学历史上规模最大、内容最丰富的数据库之一。

SDSS眼中的银河系

“SDSS最惊人的特征是其广度——它使得众多开创性的研究成为可能，”SDSS-III的主任，哈佛史密松天体物理中心的丹尼尔·爱森斯坦（Daniel Eisenstein）说，“我们搜索了邻近恒星来寻找行星，探索了我们银河系的历史，并测量了过去90亿年的宇宙加速膨胀历史。”

经过10年的设计和建造，SDSS于1998年开始测绘宇宙，使用的是位于美国新墨西哥州阿帕奇波因特天文台（APO）的一台专用的2.5米口径斯隆基金会望远镜。项目的每一阶段都包括一组不同的天文巡天项目，使用的都是同一台望远镜，并配以一系列强有力的仪器设备。SDSS-III于2008年7月开始观测，2014年6月完成，整个项目共6年，耗资4500万美元。SDSS-III的合作团队包括来自全球各地的51家成员机构以及上千位科学家。

斯隆基金会望远镜

SDSS-III将其2000个夜晚中的大部分都用于观测光谱：把来自恒星和星系的光由光纤导入光谱仪，光谱仪把光按不同波长分开，就如同棱镜把光分解为彩虹。“对于每一个天体，我们实际上都是在几千个不同的波长上测量光的强度，”运营APO天文台的新墨西哥州立大学的乔恩·霍兹曼（Jon Holtzman）说，“然后我们可以挑出由特定种类的原子和分子所发出的光，这使得我们得以测量恒星和星系的运动及其化学成分。”

“检测恒星中的元素就像是读取恒星的DNA，”弗吉尼亚大学的史蒂芬·马耶夫斯基（Steven Majewski）说，“我们通过读取那些所观测到的恒星的DNA来解读银河系的历史。”

马耶夫斯基是APOGEE项目的负责人。APOGEE全称“APO银河系演化实验”，这是构成SDSS-III的四个子项目之一。通过观测红外波段来穿透尘埃云，APOGEE已经测量了超过10万颗恒星中的15种不同元素的分布，探测了银河系中的各个区域。“信息量是巨大的，”马耶夫斯基说，“每种元素都揭示了这一银河系剧本中的一部分情节。有时，角色间的互动非常惊人！”

MARVELS等项目数据发布

在过去的六年里，由葛健领导的佛罗里达大学天文组，一直在探索宇宙——每次60颗行星——以寻找太阳系外行星的蛛丝马迹。他们已经发现了51颗新的行星、285个双星星系（4倍于此前已知的星系数目）和38颗新的褐矮星（2倍于已知数目），也发现了第一个狮子座内的、包含一颗行星和一颗恒星的双星星系。

实现这些发现所使用的设备由葛健设计和搭建，其名“MARVELS”，意为“多目标APO视向速度系外行星大天区巡天”（Multi-object APO Radial Velocity Exoplanet Large Area Survey）。仪器“MARVELS”组合于新墨西哥州的斯隆望远镜上，它的工作是SDSS探索宇宙计划的一部分，葛健是SDSS的四名首席研究员（Principal Investigator）之一。

SDSS的DR12首次发布了来自MARVELS的数据。MARVELS对3000颗恒星进行了反复观测来探测其前后移动，这可以用来寻找前所未见的行星，葛健解释道。“MARVELS是首个同时测量数十颗恒星的微小移动的大规模巡天，”葛健说，“这表示我们能以前所未有的方式来探测巨行星的整体特征。”

DR12 MARVELS 示意图

藉由“重子振荡光谱巡天”（BOSS）所探测的星系和星系际氢，DR12还提供了宇宙结构的三维分布图。“通过这些分布图，我们探测到了古老的声波痕迹，这些声波曾在大爆炸后的50万年间充满整个宇宙，”BOSS项目的负责人，劳伦斯伯克利国家实验室的大卫·施莱格尔（David Schlegel）解释说。

使用这些声波痕迹，BOSS团队以史无前例的精度追溯了90亿年跨度的宇宙史。据施莱格尔所述，他们的最终分析“将会对暗能量理论和加速膨胀宇宙做出最灵敏的测试”。最终分析结果将于今年晚些时候发布。

SDSS所观测到的宇宙结构的一小部分

斯隆数字化巡天还在全速前进

始于SDSS-II，完成于SDSS-III的斯隆银河系探索拓展项目（SEGUE）测量了约25万颗银河系内恒星的可见光光谱，“给我们带来了一份很棒的银河系外侧的结构分布图，”SDSS-III中的SEGUE领导人，加州大学圣克鲁兹分校的康斯坦丝·罗科西（Constance Rockosi）说，“结合APOGEE所带来的详尽的银河系内侧的景象，我们正得到银河系的全貌。”

第12版数据把SDSS-III的力量交到了公众手中，这些数据将推动未来数年的科学分析。“当SDSS开始之时，我们所做的一个最重要的决定就是我们会公开发布所有的数据，让每个人都可以使用它，”约翰·霍普金斯大学的亚历克斯·萨雷（Alex Szalay）说，“如今我们经常听到大数据的概念，而早在有人使用这个概念之前，SDSS就已经开展大数据天文学了。”约翰·霍普金斯大学开发了强大的在线界面，很多天文学家以及大量公众都由此访问SDSS数据。

随着SDSS四期的展开，斯隆数字化巡天还在全速前进。启动于2014年7月的SDSS-IV将用下一个6年时间来继续研究宇宙学、星系和银河系。“DR12是由数百人共同取得的巨大成就，”爱森斯坦说，“但是宇宙很大，有待观测的还有很多。”

藉由“重子振荡光谱巡天”（BOSS）所探测的星系和星系际氢，DR12还提供了宇宙结构的三维分布图。“通过这些分布图，我们探测到了古老的声波痕迹，这些声波曾在大爆炸后的50万年间充满整个宇宙，”BOSS项目的负责人，劳伦斯伯克利国家实验室的大卫·施莱格尔（David Schlegel）解释说。

使用这些声波痕迹，BOSS团队以史无前例的精度追溯了90亿年跨度的宇宙史。据施莱格尔所述，他们的最终分析“将会对暗能量理论和加速膨胀宇宙做出最灵敏的测试”。最终分析结果将于今年晚些时候发布。

葛健简介

葛健1989年毕业于中国科学技术大学近代物理系，1998年获得美国亚里桑那大学博士学位，现任美国佛罗里达大学天文学教授。葛健曾短暂师从Fang Li-Zhi先生，也有科大徒弟——年轻天文学家王吉（0222）在佛罗里达大学的导师即葛健教授。葛健校友是第一位发现系外行星的华人科学家，曾引发文汇报等多家媒体报道。

新闻来源：

斯隆数字化巡天官方博客："斯隆数字化巡天全新的开放视野"

SDSS官方网站："The Sloan Digital Sky Survey Opens a New Public View of the Sky"

Gainesville.com："UF astronomer leads in universe exploration, new discoveries"

2015-01-14 上一篇: 顽童发育史：因为泡妞，所以摄影 下一篇: 金广江：最后一课没有来