斯隆数字巡天的机器人将目光转向天空

21 年后，斯隆数字巡天——一项由宾州州立大学科学家在内的国际合作组织绘制宇宙地图的持续努力——现在通过“机器人眼睛”观察宇宙。经过五年多的设计、开发和建设，调查成员在 2021 年的最后几个月工作，在 Apache Point 天文台的斯隆基金会 2.5m 望远镜上安装了一个新的机器人焦平面系统，以取代耗时的夜间手册过程。

“这是SDSS仪器功能的巨大进步，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学杰出教授、SDSS咨询委员会执行委员会成员唐纳德施耐德说。“二十多年来，SDSS 一直在为我们对宇宙的理解做出根本性贡献，从银河系的特性到宇宙的大尺度结构和演化。新系统将大大提高我们收集数据能力的效率。”

以前，每晚都要用手将数百根光纤插入沉重的铝板上的小孔中。当放置在望远镜上时，每个孔都与特定的恒星或星系对齐。穿过这些孔的光将穿过光纤进入光谱仪，光谱仪将光分解为提供有关光源的重要信息的波长光谱。

准备板的系统已被数百个高精度机器人所取代，这些机器人可以将纤维定位在焦平面的任何位置。现在安装在阿帕奇点天文台的系统是两个单元中的第一个;它的双胞胎目前正在建设中，很快将前往智利的拉斯坎帕纳斯天文台，以调查南方的天空。

“尽管处于全球大流行之中，但我们很高兴能够达到这一技术里程碑，并很高兴看到这种转变将如何加强该项目的工作，”SDSS 第五阶段主任 Juna Kollmeier 说。多伦多大学加拿大理论天体物理研究所所长。“这个项目是真正的协作，涉及来自世界各地 50 多个机构的科学家的贡献。”

新机器人焦平面系统的开发是由俄亥俄州立大学教授 Richard Pogge 领导的国际团队建立的全球性努力，该团队包括俄亥俄州立大学的影像科学实验室、华盛顿大学、洛桑联邦理工学院和卡内基天文台在帕萨迪纳。这些设计团队克服了全球大流行带来的众多挑战，他们在任何地方开发和建造组件——有些在他们自己的车库和后院——并将它们运送到其他地方进行进一步组装。这些机器人在瑞士制造，并集成到俄亥俄州哥伦布市的主要机械单元中。从那里，他们前往他们在新墨西哥州的最后一个家——很快，他们也将前往智利。

焦平面系统将支持SDSS-V中三个核心科学计划中的两个：黑洞测绘仪和银河系测绘仪。这些项目将一起从遍布天空的数百万个物体收集数据，从我们银河后院的恒星到难以想象的遥远超大质量黑洞。

宾夕法尼亚州立大学的天文学家自 1990 年代后期第一阶段调查以来就参与了 SDSS，并积极参与了黑洞测绘器项目。黑洞测绘仪将研究类星体，这是一种极亮的物体，被认为是由星系中心的黑洞驱动的。

“黑洞测绘仪将获得超过 300,000 个类星体的光谱;这些信息将用于了解类星体的内部运作、环境和演化，这些类星体蕴藏着质量比太阳大数千万到数十亿倍的巨大黑洞”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教授迈克尔·埃拉克勒斯说，他是黑洞测绘器执行委员会的成员，也是黑洞测绘器类星体物理科学工作组的联合主席。

通过多次观察这些物体并将数据与早期的 SDSS 观测结果相结合，SDSS-V 将能够看到这些系统如何在从几天到几十年的时间尺度上演变。该调查还将提供对最初由 SRG/eROSITA 卫星在 X 射线波长下识别的数十万个宇宙物体的观测，以确定它们的性质和与地球的距离。这个庞大的来源样本不仅包括新的类星体，还包括遥远的星系团——宇宙中最大的引力束缚结构——以及附近发射 X 射线的恒星。

“我很高兴能够测量 X 射线探测到的活跃星系的直接黑洞质量，并利用新的黑洞测绘仪数据研究强大的类星体风，”宾夕法尼亚州立大学 Verne M. Willaman 天文学和天体物理学教授 Niel Brandt 说和SDSS合作的成员。

银河系测绘仪将以前所未有的细节研究我们的家乡星系。在像我们这样的大型星系中，恒星、气体、尘埃和暗物质的生态系统已经在数十亿年的时间里由在不同时空尺度上占主导地位的众多物理过程所塑造。它将利用我们在银河系中的独特视角来创建银河系恒星及其运动方式的独特高分辨率地图。

“SDSS 团队是一种鼓舞，”科尔迈尔谈到过去两年的挑战时说，“当世界关闭时，他们出现了。从本科生到项目领导，再到我们的行业合作伙伴，每个人都尽其所能，互相支持。我为这个团队的毅力感到非常自豪，我期待着随着调查的全面展开，我们将解开和揭开谜团。”

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