天文学家将机器人的眼睛聚焦在我们的宇宙家园银河系上

得益于突破性的机器人创新，包括多伦多大学在内的一项国际合作推进了斯隆数字巡天 (SDSS)，这是一项历时 20 年的研究项目，一直在调查我们的宇宙家园银河系的结构和演化方式银河。

一个新的焦平面系统 (FPS) 是该项目第五阶段的核心，称为 SDSS-V。该系统取代了同时观测数百颗恒星的耗时、动手方法，这种方法需要天文学家手动将数百根光纤插入望远镜焦平面金属板上钻出的孔中。

通过这项新的创新，该系统的 500 个机器人定位器单元取代了人手，并精确地将光纤操纵到望远镜焦平面中的位置，以便每个单元都可以收集目标区域内特定恒星的光。

“我们将从每晚收集几千个光谱增加到近 15000 个，”SDSS-V 主任、SDSS 第五阶段主任、多伦多大学加拿大理论天体物理研究所 (CITA) 主任 Juna Kollmeier 说。

“我们的运作方式发生了巨大的变化，这不仅使我们能够调查更多的物体，而且随着时间的推移，在我们以前无法访问的时间尺度上探索这些系统。这开辟了巨大的新科学财富。”

除了 Kollmeier，其他参与 SDSS-V 的多伦多大学天文学家包括 Jo Bovy 副教授、Maria Drout 助理教授和 Ting Li 助理教授——他们都是大卫·A·邓拉普文理学院天文学和天体物理学系的成员——还有 Ted Mackereth，Banting-Dunlap-CITA 博士后研究员。

新机器人 FPS 的开发是一个国际团队历时五年的努力，其中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 (EPFL) 和帕萨迪纳的卡内基天文台。

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。

SDSS 的前一阶段使用光谱仪(能够测量不同波长的恒星光的仪器)观察了我们所在星系中的数百万颗恒星。由此产生的光谱揭示了有关恒星的大量信息：它们的年龄、温度、化学成分、运动等等。

有两个 FPS 单元。其中一个在新墨西哥州阿帕奇角天文台 (APO) 的斯隆基金会 2.5 米望远镜上运行。第二个装置正在建设中，完成后将在智利北部拉斯坎帕纳斯天文台的望远镜上运行。(在 1987 年的拉斯坎帕纳斯天文台，大学天文学家伊恩谢尔顿是最早看到超新星 1987A 的两位观察者之一，超新星 1987A 是银河系伴星系大麦哲伦云中一颗正在爆炸的恒星。)

FPS 将启用 SDSS-V 中三个核心科学计划中的两个：银河系测绘仪 (MWM) 和黑洞测绘仪 (BHM)。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。

MWM 将以前所未有的细节研究我们的家乡星系。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高分辨率地图。

MWM 还将测量各种类型恒星的大量样本的质量、年龄、化学成分、伴星的存在以及一系列其他特性——包括热的大质量恒星、刚刚形成的恒星和白矮星的死亡遗迹。像我们的太阳一样的星星。它还将针对数以万计的多星和行星系统，以了解多伴星系统的形成频率以及决定它们的结构的因素。

放眼更远的地方，BHM 将研究类星体，这是宇宙中最发光的物体之一。由流入星系中心超大质量黑洞的物质提供动力，类星体可以用作信标，以追踪这些泰坦在宇宙时间内的生长。SDSS-V 将收集超过 300,000 个类星体的数据，以测量它们黑洞的质量，了解它们如何吞噬物质的物理原理，并追踪它们数十亿年的增长。

这些截然不同类型目标的大量样本——数百万银河系恒星、数十万遥远类星体——是使 SDSS-V 与其他调查区分开来的关键方面，并且由新的 FPS 系统启用。

“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，”Kollmeier 说。

“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。”

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