Szalay S

1

Az Univerzum térido térképei a Sloan Digital
Sky Survey

• Szalay Sándor
• Eötvös L. Tudományegyetem, Budapest
• és Johns Hopkins University, Baltimore

2
Az ég elso térképei
Kinai, 940 A.D.
3
Tycho Brahe 1600 A.D.
Uranometria, Johannes Beyer, Tycho Brahe
csillagtérképébol
4
USNO
Palomar és UK Schmidt lemezek alapján 1980-90
5
COBE, 1990
A mikrohullámú háttér fluktuációinak felfedezése
6
A Sloan Digital Sky Survey
Astrophysical Research Consortium (ARC)
The University of Chicago Princeton
University The Johns Hopkins University The
University of Washington Fermi National
Accelerator Laboratory US Naval Observatory
The Japanese Participation Group The Institute
for Advanced Study New Mexico State
University Max Planck Institute für
Astrophysik Max Planck Institute für
Astronomie SLOAN Alapitvány, NSF, DOE, NASA
Célunk az északi égbolt minden eddiginél
részletesebb térképe,5 év alatt, kb. 80M USD
költséggel 40 Terabyte nyers adat, kb. 3 Terabyte
a feldogozás után
7
Motiváció
Az Univerzum végso térképe ? a Kozmikus
Genóm Projekt! A galaxisok térbeli eloszlása ?
Mi a fluktuációk eredete? ? Mi az eloszlás
topológiája? Mit tartalmaz az Univerzum? ?
Mennyi a sötét anyag? Népszámlálás az
Univerzumban ? Hogyan kelekeztek a
galaxisok? Az Univerzum idosebb objektumai ?
Hol vannak a legtávoabbi kvazárok?
8
A táguló Univerzum
Az Univerzum tágul a galaxisok távolodnak,
mérheto a spektrumvonalak vöröseltolódásából
v Ho r Hubble törvény
Az Univerzum sorsát a tágulási és a gravitációs
energia aránya dönti el
? suruség/kritikusha ? lt1, örökké tágul
9
Az Univerzum elemei
Az Univerzum tömegének legnagyobb része sötét
anyag, valószinuleg hideg.
?d gt ? gt ??
Az Univerzum gravitációs energiájának legnagyobb
része un. sötét energia, vagy kozmológiai
konstans.
??gt ?d
A galaxisok térbeli eloszlása jól meghatározott
szerkezetet mutat, amely a korai Univerzumból
származik.
P(k) fluktuáció spectrum
10
Az Univerzum paraméterei
H0 Hubble konstans 55-75 km/s/Mpc ?0 a
suruségi paraméter 0.25-1 t0 az univerzum
életkora 13-15 Gév ?0 az univerzum
görbülete 0.9-1.1 ?m az anyag surusége 0.2 -
0.3 ?? a kozmológiai konstans 0 - 0.7 ?B /
?0 a barion-tartalom 0.1-0.2 ?? a neutrinók
surusége ? Még mindig sok a bizonytalanság,
habár sokkal kisebb mint egy évvel
ezelott... Cél néhány százalékos pontosság 2
éven belül
Preciziós kozmológia!
11
A Kozmikus Genóm projekt
Az SDSS lesz az Univerzum minden eddiginél
részletesebb térképe
12
Galaxis katalógusok
13
A galaxisok eloszlása
Egészen nagy skálákon is megmérjük a galaxisok
eloszlását
A fluktuácók amplitudójának hibája 1970 x100
1990 x2 1995 0.4 1998 0.2 1999
0.1 2001 0.05
14
Releváns hossz-skála
Távolságokat Megaparszekben mérünk 1 Mpc
3 x 1024 cm 5 Mpc a galaxisok
közti távoság 3000 Mpc az Univerzum mérete
ha ? gt200 Mpc a fluktuációk alakja PRIMORDIÁLIS
ha ? lt100 Mpc a gravitáció hatására éles
strukturák, falak és üregek keletkeznek
Biasing galaxisok nem mindenütt keletkeznek
a legtöbb galaxis a nagy suruségu helyek
közelében található, ezért az Univerzumban a
fény eloszlása jobban strukturált mint a
tömegé.
15
Az Univerzum topológiája
Milyen a galaxisok eloszlása? Falakon vannak-e
foleg a galaxisok, vagy inkább majdem
véletlenszeruen helyezkednek el?
16
A legtávolabbi objektumok
Közeli és távoli kvazárok több szinben tudunk
kvazárokat keresni igy jobban szétválnak a
csillagoktól Milyen messze vannak a legtávolabbi
kvazárok? Mikor keletkeztek a galaxisok?
17
Az SDSS elemei
Speciális 2.5m távcso, Apache Point, NM 3 fokos
látószög Lapos fókuszsik Két, egymást kiegészito
kisérlet Nagy felbontású képek öt
szinben Spektrumok felvétele Óriási CCD
mozaik 52 CCD, 120 millió pixel, jelenleg a
világ legnagyobb kamerája Két nagy felbontású
spektrográf 640 fényvezeto üvegszál, 3900Å-tol
9200Å-ig terjedo spektrumok Automatizált
adatfeldolgozás 130 emberévnyi szoftver
fejlesztés Óriási adatmennyiség Több mint 40
Terabyte nyers, kb. 3 Terabyte feldolgozott
adat. Az eddigi adatok nyilvánosak (2001 junius
5)
18
Apache Point Obszervatórium
Apache Point, Új Mexikó, a White Sands National
Monument közelében
19
Az SDSS távcso
20
Megfigyelési stratégia
A képek 2.5 fok széles sávok Elkerüljük a
Tejútrendszer sikját A déli féltekén többszörös
(30) expozició
21
Az SDSS körvonalai
22
Több-szinu fotometria

• SDSS 5 szinben készit képeket
• ??1500 Å, ?5000 Å
• 30,000 galaxis/perc
• 150 milló galaxis,150 millió csillag
• 10,000 négyzetfok,az ég ¼-e
• drift-scan a Földdelegyütt forog a távcso
• Másodpercenként 8MB

23
A spektroszkópia
A galaxisok vöröseltolódása ? távolság A SDSS
Redshift Survey 1 millió galaxis - ebbol
100,000 elliptikus (z0.4) 100,000
kvazár 100,000 csillag Két spektrográf átfogás
3900-9200 Å. egyszerre 640 spektrum 1.5 Å
felbontás Az adatfeldolgozás teljesen automatikus
24
A célok kiválasztása
Egyszerre 3 fok átméro Összesen 2200
megfigyelés, egyenként 1 óráig Egyidejuleg
640 spektrum
25
A muszerek
26
A kamera
27
A csíkos ég
28
Kalibrációk
A légkör áteresztoképességeállandóan változik
kalibráció szükséges Robot-távcso
automatikusan követi a fo távcsövet
29
Az elso képek
1998 május 9
30
NGC 2068
31
UGC 3214
32
NGC 6070
33
A spektrogáfok
34
Az üvegszálak

• A galaxisok fényét vezetik a spektrográfba
• Összesen 640 üvegszál

35
Az elso spektrumok
36
Elliptikus galaxis (E)
Elliptikus galaxis (E)
37
Spirál Galaxis (Sc)
Spirál galaxis (Sc)
38
Irreguláris galaxis (Irr)
Irreguláris galaxis (Irr)
39
Kvazár
Kvazár
40
Adatáramlás
41
Automatikus adatfeldolgozás
42
A processzált adatok
Katalógus 800 GB 300 millió csillag és
galaxis, 400 paraméter Távolságok 1
GB 1.2 millió galaxis és kvazár Kivágott
képek 3 TB 5 szinu kivágás x 300 millió
Spektrumok 60 GB 1 dimenziós
alakban Egyéb katalógusok 20 GB -
galaxishalmazok - kvazár abszorpciós vonalak
43
A legtávolabbi kvazárok
A hét legtávolabbi kvazárt az SDSS találta!
2000 tavasza 5.3 és 5.8 vöröseltolódás 2001
tavasza 6.0 és 6.28
44
Barna törpék

• SDSS 2MASS

45
Az elso 35,000 távolság
46
Fluktuációspektrum

• Az eddigi legpontosabb mérése az Univerzum
  fluktuációspektrumának (Szalay etal 2001) hiba
  5
• Elso alkalom, hogy a mikrohullámú háttér mérései
  és a galaxiseloszlás átfednek
• Pontos mérése az amplitudónak és a csúcs helyének
• Az Univerzum görbülete 0 közelében
• Konzisztens a kozmológiai konstans 0.7 körüli
  értékével
• Ez a teljes SDSS adatoknak csak 2-a, és csak az
  égen mért poziciót használtuk
• Ha távolságokat is figyelembevesszük, várható
  pontosság kb. 1-2

47
Jelenlegi helyzet

• Mintegy 2000 négyzetfokról elkészültek a képek
• 200,000 spektrum készen
• Nyilvános adatok
• 600 négyzetfok, 15 milló objektum
• 50,000 spektrum
• Több nyelvu honlap (angol, német, japán), amely
  iskolások számára készült, tele érdekességekkel
  (Microsoft/Compaq segitségével)
• A következo év folyamán mindenféle
  feladatokatkészitünk, amelyben a gyerekek maguk
  megismételhetik Hubble méréseit
• http//skyserver.fnal.gov
• Szeptember végére az ELTE-n saját kópia

48
Merre tovább?

• Távcsövek felülete csaklassan növekszik
• Spektroszkópia 18 havonta duplázódik
• CCD pixelek éventeduplázódnak
• Egyre több az adat...
• Hogyan tudjuk ezeket elérni és analizálni?

49
Az Univerzum Mega-Térképei

• A következo generáció térképei teljesen
  megváltoztatják a mai csillagászatot
• az ég nagy részét lefedik
• homogén, jól kalibrált katalógusok
• 5 éven belül 11 hullámhosszon készül térkép -
  SDSS FIRST, GALEX, PRIME
• A technológia az adatok kezelésére már elérheto
  és egyre jobb lesz
• Adatbányászat (Data mining) rengeteg új
  felfedezéshez vezet majd
• A katalógusok integrálása a következo nagy
  feladat
• gt Virtuális Obszervatórium

50
Magyar hozzájárulások
Budavári Tamás (JHU/ELTE) Csabai István
(ELTE) Szapudi István (U. Hawaii) Szokoly Gyula
(Potsdam) Szalay Sándor (JHU/ELTE)
51
Összefoglalás
Az SDSS projekt ötvözi a csillagászat, fizika,
számitástudomány eszközeit
Máris lényegesen befolyásolja az Univerzumról
alkotott képünket
Megméri, hogyan keleteztek az Univerzum
legnagyobb képzodményei
Évtizedekig ez lesz az egyik fo csillagászati
referencia-térkép
Avirtuális univerzum nem csak csillagászok
számára lesz érdekes
Alapjában változtatja meg a csillagászat
szociológiáját
52
www.sdss.org
skyserver.fnal.gov