中研院天文所參與Subaru超廣角光學相機建造

觀測成果首發表


（2017年2月28日 中研院天文所科學成果發表）

英文版參考: http://subarutelescope.org/Topics/2017/02/27/index.html

如何釐清宇宙未來的命運，現在有進一步的資料可供研究。透過裝置在Subaru望遠鏡上，由世界最大數位相機HSC拍攝而得的宇宙普查資料，將使天文學家加快腳步開拓前所未有的研究領域，探究暗物質和星系演化。這一大批宇宙深空秀麗圖像，即日開放全球大眾使用。

含臺灣中研院天文所團隊在內，由多國參與建造的「Subaru超廣角相機策略觀測計畫」，英文縮寫為"HSC-SSP"，第一批資料已經在2017年2月28日正式對全球公眾開放，這些資料是由安裝在Subaru望遠鏡主焦點上的超廣角光學數位相機HSC集光而取得，HSC相機CCD 晶片總數達104片，總畫素值達8億7千萬，涵蓋1.77平方度的天空。

圖1：這張彩色影像是超廣角相機HSC所拍攝g, r, i三個波段資料的合成，位置在"COSMOS天區"，只佔該天區一小部分，但這張照片卻包含數千星系，並且最暗者只有27星等。這些星系是如此遙遠，發出的光需要經過幾十億年才會抵達地球。其中最暗星系的光，是在宇宙只有現今年齡的10%時就發出的。COSMOS天區的位置請參考圖4。（影像來源: Princeton University/HSC 計畫）

圖2：這張由"HSC-SSP策略觀測計畫"取得的影像，裡面有一個（位於室女座的）大質量星系團。約於影像中央位置處，清楚顯示了一個強重力透鏡效應的例子：星系團本身距離地球約53億光年，在星系團外圍受到透鏡效應而扭曲成好幾道弧形的是距離更遠的後方（背景）星系。像這樣的一幅影像，是把g, r, i三個顏色波段的影像合成在一起，每個像素的空間解析度是0.6 角秒；一角秒相當於3600分之一度。由於影像解析度和集光力極高，所以這麼遙遠的重力透鏡效應也可看見。（影像來源: NAOJ/HSC 計畫）

圖3： 位於ELAIS-N1天區內UGC10214（別稱蝌蚪星系）由g, r, i三個顏色波段合成的彩色影像。星系距離地球約4億光年，這星系最大的特徵就是因為重力交互作用而形成的長尾巴。（影像來源: HSC 計畫）

由日本國立天文台(NAOJ)、日本數物連攜宇宙研究機構(IPMU)、臺灣中央研究院天文及天文物理研究所(ASIAA)、美國普林斯頓大學(Princeton University)共同參與的HSC-SSP計畫，預計五至六年期間使用300夜的Subaru望遠鏡時數做觀測。2017年2月28日首度公開的第一批影像資料含3種觀測模式：廣角、深空、超深空，是使用可見光和近紅外線5個波段(g, r, i, z, y)以及4組窄頻濾鏡所得。

這次發佈資料是（自2014年起）約1年又8個月期間共61.5 個夜晚觀測所得。「廣角」、「深空」和「超深空」等三種模式觀測的天區大小分別是：108、26、4 平方度；r波段的極限星等分別是 26.4、 26.6、 27.3。資料可供天文學家尋找宇宙中最遙遠的星系。在多波段的影像中，影像品質極為銳利，星點的視相（用來表示影像銳利度，越小越好）達0.6~0.8角秒；1角秒則相當於3600分之1度。HSC-SSP可以提供給天文學家較現有資料更高集光力、更高品質的數據資料。這些高品質資料將幫助天文學家開拓前所未有的研究領域，探究暗物質和星系演化的本質。首度公開的資料庫，已經包含約7千萬筆星系與恆星資料，成功展現HSC-SSP將Subaru望遠鏡和HSC功能發揮到極致。2015年，研究人員曾利用HSC資料，在2.3平方度大小的天區偵測到9個宇宙暗物質團塊產生的弱重力透鏡效應，每一個暗物質團塊都跟一個星系團質量相當（Miyazaki et al. 2015, ApJ 807, 22）；二月底這次公開資料的天區比該研究大50倍，此資料庫對宇宙暗物質的統計研究具有豐富潛力，可見一般。

圖4 : 以上三圖表用來顯示HSC-SSP的普查範圍。藍色表示這次公布的廣角資料，綠色跟紅色分別表示深空及超深空資料。(Credit: NAOJ/HSC Project)

目前取得的資料總量達80兆位元，以一般數位相機拍攝圖片大小換算，約等於一千萬張相片。由於很難找到常用的標準工具來處理如此龐大的資料，日本國立天文臺特別研發了專用的資料庫和介面，方便全球各界使用及處理這些資料。

HSC-SSP臺灣計畫主持人王祥宇博士表示：

「HSC是中研院至今參與的最大型可見光天文計畫。HSC觀測的大量廣視野和高解析度的影像，讓全臺灣的天文學家可以參與最尖端的世界級研究。這次公布的資料將造就許多精彩的天文研究成果，涵蓋各個不同的天文領域。一系列科學論文也會很快地發表。另外，我們也希望有興趣的臺灣大眾能使用這些資料，享受世界級真實宇宙影像。」

臺灣約貢獻十分之一的HSC計畫經費，HSC臺灣計畫的資金來自中央研究院。

相關連結：

”HSC 計畫“觀測資料庫之開放全球使用，官網: https://hsc-release.mtk.nao.ac.jp

"HSC-SSP" 計畫官網: http://hsc.mtk.nao.ac.jp/ssp/

"HSC" 計畫官網: http://subarutelescope.org/Projects/HSC/