史隆数位巡天

斯隆数字化巡天（Sloan Digital Sky Survey，缩写为SDSS）是使用位于新墨西哥州阿帕契点天文台(APO)的2.5米口径望远镜进行的红移巡天项目。该项目开始于2000年，以艾尔弗·斯隆基金会的名字命名，计划观测25%的天空，获取超过一百万个天体的多色测光资料和光谱数据。斯隆数字化巡天的星系样本以红移0.1为中值，对于红星系的红移值达到0.4，对于类星体红移值则达到5，并且希望探测到红移值大于6的类星体。

## 观测

斯隆数字化巡天使用口径为2.5米的宽视场望远镜，从1998年到2009年，它在成像和光谱模式下进行了观测。成像相机于2009年底退役，此后望远镜完全以光谱模式进行观测。

测光系统配以分别位于u、g、r、i、z波段的五个滤镜对天体进行拍摄。这些照片经过处理之后生成天体的列表，包含被观测天体的各种参数，比如它们是点状的还是延展的，如果是后者，则该天体有可能是一个星系，以及它们在CCD上的亮度，这与其在不同波段的星等有关。

另外，天文学家们还选出一些目标来进行光谱观测。目标的位置用钻孔的方式记录在铝板上，小孔的后面接有光纤，将目标天体的光引入摄谱仪。望远镜每次可以同时拍摄640个天体的光谱，每晚大约需要6到9块铝板对天体进行定位。

望远镜每天晚上产生大约200GB的数据。

## 阶段

<image>

### SDSS-I：2000-2005

在2000年至2005年的第一阶段操作中，SDSS 在五个光学带通中对超过 8,000 平方度的天空成像，并获得了从该成像的 5,700 平方度中选出的星系和类星体的光谱。它还获得了南银河帽中300平方度条纹的重复成像（大约 30 次扫描）。

### SDSS-II：2005-2008

2006年，斯隆数字化巡天进入了名为SDSS-II的新阶段，进一步探索银河系的结构和组成，而斯隆超新星巡天计划搜寻Ⅰa型超新星爆发，以测量宇宙学尺度上的距离。2008年10月31日，SDSS-II发布了最后一次数据。

SDSS-II开始就增加来自在韩国、中国和瑞士这三个国家的25所大学、研究机构和研究小组。

#### 史隆扩大了解和探索银河系计划(SEGUE)

史隆理解和探索银河的扩充计划（缩写为SEGUE）获得了银河系内24万颗恒星的光谱，它们的径向速度在每秒10公里上下，这使天文学家们得以研究银河系的结构以及各组成部分是如何形成的。

#### 史隆超新星巡天

史隆超新星巡天计划快速扫描300平方度的天空，搜寻光度快速变化的天体，寻找Ia超新星爆发。在2005年，该计划找到了130个爆发的Ia超新星，在2006年找到197颗，总数已经超过了300个，这项计划进行到2007年底。

### SDSS-III：2008–2014

斯隆数字化巡天第三期工程SDSS-III已经于2008年7月启动。它包括四项单独的调查：

#### APO银河演化实验 (APOGEE)

阿帕契点天文台(APO)银河演化实验 (APO Galactic Evolution Experiment, 缩写：APOGEE) 使用高分辨率、高信噪比红外光谱穿透遮蔽银河系内部的尘埃。APOGEE调查了100,000颗红巨星，覆盖了整个银河系核球、棒状、盘状、和银晕区域。它使在高光谱分辨率（λ ≈ 1.6 μm 时R ≈ 20,000）和高信噪比（100）下观测到的恒星数量增加了100倍以上。高分辨率光谱揭示了大约 15 种元素的丰度，提供了有关形成红巨星的气体云成分的信息。APOGEE 计划收集 2011 年至 2014 年的数据，并于 2013 年底作为 SDSS DR10 的一部分发布了第一批数据。

#### 重子振荡光谱调查 (BOSS)

SDSS-III的重子振荡光谱巡天（Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, 缩写：BOSS）旨在测量宇宙的膨胀率。它绘制了发光红星系 (LRG) 和类星体的空间分布图，以确定它们的空间分布，并检测早期宇宙中重子声学振荡所留下的特征尺度。在早期宇宙中传播的声波，就像在池塘中扩散的涟漪一样，在星系之间的相对位置上留下了特征尺度。宣布 BOSS 测量宇宙尺度的精度达到百分之一，并于 2014 年春季完成。

#### SEGUE-2

最初的‘史隆扩大了解和探索银河系计划’ (SEGUE-1) 获得了近240,000颗光谱类型范围内恒星的光谱。在此成功的基础上，SEGUE-2 通过光谱观测了大约120,000颗恒星，重点关注银河系的原位恒星晕，距离为 10 到 60 kpc。SEGUE-2 的样本量是SEGUE-1的两倍。

结合SEGUE-1和SEGUE-2揭示了星系晕和盘的复杂运动学和化学亚结构，为星系的聚集和富集历史提供了重要线索。特别是，外晕预计将由晚期吸积事件主导。SEGUE 数据可以帮助限制现有的恒星晕形成模型，并为下一代星系形成的高分辨率模拟提供信息。此外，SEGUE-1 和 SEGUE-2 可能有助于发现稀有的化学原始恒星，它们是最早几代宇宙恒星形成的化石。

### SDSS IV: 2014-2020

<image>

最新一代的SDSS（SDSS-IV，2014-2020）正在将精确的宇宙学测量扩展到宇宙历史的关键早期阶段（eBOSS），扩展其对北半球和南半球银河系的红外光谱调查（APOGEE-2 )，并首次使用斯隆光谱仪制作单个星系的空间分辨图 (MaNGA)。

#### APO银河演化实验（APOGEE-2）

对银河系的恒星调查，包括两个主要部分：北半球调查使用阿帕契点天文台(APO)的明亮时间，以及南半球调查使用在拉斯坎帕纳斯天文台(LCO)的2.5 m杜邦望远镜。

### SDSS-V: 2020-至今

新墨西哥州的阿帕契点天文台于2020年10月开始为SDSS-V收集数据。阿帕契点天文台计划在 2021 年中期从插板（带有手动放置孔的铝板，用于星光照射）转换为小型自动化机器人 今年晚些时候与智利的拉斯坎帕纳斯天文台（Las Campanas Observatory)合作。银河地图调查将针对 600 万颗恒星的光谱。Black Hole Mapper 调查将以星系为目标，间接分析它们的超大质量黑洞。Local Volume Mapper 调查将瞄准附近的星系来分析它们的星际气体云。

## 史隆数位巡天的贡献

斯隆数字化巡天涵盖了南银极周围7,500平方度的星空，记录到近二百万个天体的数据，包括80多万个星系和10多万个类星体的光谱的数据。这些天体的位置和距离资料为人们研究宇宙的大尺度结构开辟了道路。下表是SDSS有光谱的星种数量：

种类｜个数

星系｜790,220

类星体 (z <2.3)｜89,458

类星体 (z ≥2.3)｜12,892

M型和更晚型的恒星｜64,895

其他恒星｜126,351

天空光谱｜59,843

待确认天体｜19,861

## 数据访问

<image>

SkyServer为底层Microsoft SQL Server提供了一系列接口。光谱和图像都以这种方式可用，并且界面非常易于使用，例如，只需提供坐标即可获得SDSS数据发布覆盖的任何天空区域的全彩色图像。数据仅供非商业用途，未经书面许可。

斯隆数字化巡天将全部图片和光谱数据发布在国际互联网上，并且提供了简单易用的接口。用户只要输入坐标就可以获得斯隆数字化巡天拍摄在该天区拍摄的全部图像。同时还提供了针对从学生到专业天文学家的详尽指南。数据也可以通过美国宇航局的世界风(NASA World Wind)软件获取。

Google地球中的Sky包含来自SDSS的数据，适用于可获得此类数据的地区。还有用于SDSS光度测量和光谱层的KML插件，允许从 Google Sky 内直接访问 SkyServer 数据。

数据也可在带有3D可视化器的海登天文馆(Hayden Planetarium)上获得。

继技术研究员詹姆斯·格雷 (Jim Gray)代表微软研究院对 SkyServer项目的贡献之后，微软的WorldWide Telescope使用了SDSS和其他数据源。

MilkyWay@home还使用SDSS的数据创建了一个高精度的银河系三维模型。

## 成果

除了描述调查本身的出版物外，斯隆数字化巡天(SDSS)数据还已经被用于涉及范围广泛的天文主题的出版物中。斯隆数字化巡天网站有这些出版物的 完整列表，涵盖可观测宇宙范围内的遥远类星体、星系分布、我们银河系内恒星的特性、以及宇宙中的暗物质和暗能量等主题。

### 星图

基于数据发布9( Data Release 9)的公布，2012年8月8日发布了大质量星系和遥远黑洞的新3D星图。