2DARK天文志

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（一）国际性观测项目

      顾名思义，星系巡天就是利用大望远镜观测并记录所观测到的天区和红移范围内大量的星系分布。星系巡天涉及一些与宇宙相关的非常有趣又基本的问题。天文学家们运用这种测量看到了宇宙中大尺度的星系模式：离散的星系碎片和空空荡荡的整个宇宙空间（当然这些看起来黑暗的空间并非完全是“空”的，而是充斥着人们所观测不到的暗物质）。科学家有许多关于宇宙形成和演化的理论，不同的星系分布模式针对着不同的理论，星系巡天将告诉我们什么样的理论是对的，或者我们是否必须完全提出新的理念。

因为我们所看见的亮恒星和星系仅仅是宇宙中的一小部分。宇宙中90%以上的物质不发光，所以对宇宙中物质结构的理解变得更加困难了。“暗物质”的自然属性、数量和分布都是最重要的天体物理学问题。来自暗物质的引力怎样影响可见物质的结构？虽然暗物质不可见，勇于探索的科学家们想到了运用精确的星系位置和运动的绘图来重构物质分布——星系巡天的观测结果正是提供了这样绘图，从这里，我们能够找到有关暗物质的线索。

      早期的星系巡天（比如里克巡天和兹威基巡天，Lick and Zwicky Survey）对星等的估计或星系数量的计数非常粗糙。这些巡天工作是由人手工完成的，并没有借助于什么先进的仪器。由于观测的时候将全天分成很多个区域进行，不同天空区域并没有统一的标度，使得最后的结果不尽理想。在里克巡天和兹威基巡天完成后的大约20年时光里，随着工业技术的进步，摄影的感光液、计算机和自动扫描系统等仪器设备得到了很大的改进，巡天观测技术也跟着有了不小的发展。上世纪70到80年代，伴随着更多仪器的诞生（比如电荷耦合器件，CCD），人们摆脱了过去传统的照相天文观测而改用数百万像素的CCD进行观测，并从原来的两维观测扩展到三维。

      膨胀的宇宙就好像一个不断充气的气球，气球上布满了点状的花纹。想象我们的地球位于其中的一点上，于是我们将看到其他点在远离自己而去，距离越远的点离开的速度越大。天体的远离将导致天体光谱的谱线向红外方向移动，这被称为红移。通过观测得到天体的红移量，就可以算出天体远离我们的速度。又根据哈勃定律，这种离开的速度和天体到我们的距离是成正比的，我们就可以大概定出所天体的距离。通过这种观测方法我们实现了三维的观测：知道了天体在视线方向上的距离，而在视平面上的横向距离应该容易观测到。

      现在国际上有很多已经完成或仍在进行的星系巡天观测项目，比如APM巡天，EDSGC巡天，IRAS巡天，2df巡天，SDSS等。

      斯隆数字化巡天（Sloan Digital Sky Survey, SDSS）是目前所采用的最有前景的天文巡天观测。这种观测可以详细地绘制全天四分之一星空的天图，并且能对成百万的天体进行定位和光度绝对定标。SDSS还可以测量一百多万个星系和类星体的距离。

      斯隆数字化巡天将绘制出人类历史上最大的三维天体图。SDSS还将记录100,000个类星体（目前所知的最远的天体）的距离，并对我们能观测到的宇宙边缘物质分布给出前所未有的启发。它是首次使用光电探测器来进行大天区巡天的，因此用它所绘制的图像比以前用照相底片观测所绘制的图像将更灵敏和精确。不管是所有发现的天体图像还有它们的精细数据表格，SDSS的结果都已通过电子版的形式提供给科学界和一般公众使用。等到这个巡天任务结束后，它所产生的海量信息大约有15万亿字节，相当于美国国会图书馆里所有书籍的信息容量。

（二）我国的LAMOST观测计划

      大天区多目标光纤分光望远镜（Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope，LAMOST）是目前中国科学院正在进行中的主要工程之一。LAMOST是一架坐落在河北省兴隆县的4米反射式施密特望远镜。在1.5小时的连续观测中，它所能观测到最暗弱的天体为20.5等。它的焦平面直径为1.75米，视场大小为5度，焦平面的背面可以连接4000条光纤，也就是说我们可以同时将来自4000个天体的光导入光谱摄制仪中，这一能力使得LAMOT成为了目前世界上具有最高的光谱获得率的望远镜。LAMOT望远镜还采用了主动光学技术。目前这一望远镜已经基本建设完毕，正处于调试阶段。

      LAMOST的研究内容除了和宇宙中暗物质、暗能量、星系的形成与演化、银河系的结构和演化等相关的部分外，目前我国参与相关项目的天文学家还计划利用斯隆数字化巡天的观测数据对LAMOST的科学目标进行预研究，并在LAMOST调试和预观测阶段进行大样本的恒星演化和超新星巡天，银河系结构或各类特殊天体的低、中分辨率光谱的观测工作。

      LAMOST望远镜将对全中国的天文学界开放，并将引领中国天文在可见光波段的大尺度巡天观测中步入世界领先的地位。