根据斯隆数字化巡天绘制的银河系全貌。图片来源：SDSS
今天，斯隆数字化巡天（SDSS）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为丰富的数据库之一。
“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，美国哈佛－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截然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。
斯隆数学化巡天所使用的口径 2.5 米的望远镜。图片来源：加州理工学院
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 天文台的美国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发出的光，从而可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，”美国弗吉尼亚大学的史蒂芬·马耶夫斯基（Steven Majewski）说，“我们通过读取观测到的恒星的 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”，是构成 SDSS-III 的 4 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！”
除了 APOGEE 中的这些元素测量，SDSS 的 DR12 还首次发布了来自 MARVELS 的数据。MARVELS 全称为“多目标 APO 视向速度系外行星大天区巡天”，该项目负责人、美国佛罗里达大学的葛健（Jian Ge）解释说，它对 3000 颗恒星进行了反复观测来探测其前后移动，可以用来寻找前所未见的行星。“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。”
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。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，“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。”
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。图片来源：SDSS
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、美国加利福尼亚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，”美国约翰斯·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。2014 年 7 月启动的 SDSS-IV 将用下一个 6 年时间继续研究宇宙学、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。”
编译来源：斯隆数字化巡天官网，The Sloan Digital Sky Survey Opens a New Public View of the Sky
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