大样本巡天中类星体测光红移的确定.ppt

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1、感谢:LAMOST&LEGAS 团队,LAMOST 类星体巡天,吴学兵（北京大学天文学系）,Ma(4.9m)/Mb(6.1m)Schmidt telescopeThe declination of observable sky from-10 to+9020 square degree of the FOV;4000 fibersSpectral resolution:R=1800Site:250km from Beijing;950m above the sea;2-3arcsecs seeing;Sky brightness of 20.5-21.5mag/arcsec2,1、LAMOST

2、与类星体巡天,MB mirror,Fiber Positioning,Fibers,MA mirror,SpectrographsCCDs,大视场：5度多光纤：4000根,郭守敬望远镜,Ma:reflecting corrector(24 sub-mirrors)4.9mMb:spherical mirror(37 sub-mirrors)6.1m,4000 optical fibers,LAMOST 河外巡天（LEGAS）天区,LEGAS北银冠天区:8000degree2;南银冠天区:3000degree2 Commissioning:2009-2011;regular survey:201

3、2-2016,Maarten Schmidt,类星体3C 273的谱线红移达到0.158,对某些射电源的光学对应体（形状类似恒星）进行的光谱观测发现强而宽的未知发射线。1963年Maarten Schmidt证认出它们实际上是红移了的H和其他元素的发射线类星体是遥远而明亮的河外天体！,z=(-0)/0,类星体的发现,类星体（Quasar,QSO）,AGN(Active Galactic Nuclei):Prodigious luminosity(1E46erg/s)emitted in a tiny volume(pc3)over an extraordinary broad range of

4、 frequencies,displaying strong emission lines whose widths suggesting velocities ranging up to 1E4 km/s,类星体简单模型,类星体研究的物理意义,高光度的能源机制：围绕中心超大质量黑洞的吸积过程所释放的巨大引力能高红移处（宇宙早期）能被探测到的极少数天体之一：为研究宇宙结构的形成与演化提供了独特的探针（再电离，大尺度结构）类星体本身也是星系演化过程中的一个重要阶段：可通过反馈作用影响星系的形成与演化,这使得类星体的研究成为星系宇宙学研究领域的重要内容,国际上已有的类星体巡天Palomar-Gre

5、en(PG)Bright Quasar Survey(BQS巡天):B2.3,i20.2),Richards et al.2009，ApJS,?LAMOST,类星体发现数目,今后类星体巡天目标,发现,BQS,LBQS,2dF,SDSS,LAMOST开展类星体巡天的优势,大视场(5度)、大口径(4米)、多光纤(4000根)的优势，光谱观测效率目前世界最高类星体是具有强发射线的天体，非常适合发挥目前台址条件下LAMOST的优势LAMOST类星体巡天：预期将对100万个候选体进行光谱观测，从中发现30-40 万个类星体，使类星体数目扩大3-4 倍，成为世界上最大的类星体样本。将以前所未有的精度给出光

6、学类星体在红移06之间的光度函数,在类星体物理和宇宙学研究等方面得到更确切的结果。,2、LAMOST类星体巡天研究内容,比美国SDSS 光谱巡天深1-1.5 等的类星体候选体选取和光谱观测对SDSS 在红移2-3 之间类星体选源缺陷的弥补类星体光度函数比SDSS 在暗端的改进与黑洞吸积历史研究多波段类星体证认与特殊类星体性质类星体的成团性及其宇宙学研究,1)比SDSS 光谱巡天深1-1.5 等的类星体候选体选取,SDSS北银冠天区：选择i 星等在19.1 和20.5 之间的类星体候选体南银冠天区：利用SDSS-III,Pan-Starrs和中美u-band巡天测光资料选取类星体候选体,SDSS

7、2.5m,Pan-Starrs1.8m,SDSS 类星体选源方法(Richards et al.2002),LAMOST 类星体选源方法1：select candidates with i20.5 from SDSS QSO_MAG_OUTLIERsPoint source(type=6),19.1i20.5,492018个类星体候选体Advantage：Same method as SDSSDisadvantage：Same problem as SDSS,LAMOST 类星体选源方法 2：分类和聚类方法(国家天文台),SVM(支持矢量机);RVM(相关矢量机);KNN(k近邻算法);PCA

8、(主分量分析方法)利用SDSS无光谱的测光数据，基于SVM分类器选取QSO候选体。满足19.1-10的类星体候选体数共计634087个,SDSS team:Bayesian分析得到百万类星体候选体,Richards et al.(2009,ApJS,180,67)Based on SDSS DR6 photometry:8417deg2,limit of i=21.3Use Bayesian statistic method,with training dataset of 75382QSOs and 429908stars1112757 quasar candidates(88879 con

9、firmed QSOs;4962 stars;891 others)420695 个满足 i20.5且无光谱证认的类星体候选体目前我们正在改进此方法中的一些问题(Jia&Wu 2011),LAMOST 类星体选源方法 3：,南银冠天区（SGP）的类星体候选体选择,Pan-Starrs 四色巡天（griz，数据需谈判解决）SDSS-III测光巡天(ugriz,3000平方度，已公开数据)中美2.3米Bok望远镜的u波段巡天（3700平方度，2010年9月开始观测）,Bok,2)对SDSS 在红移2-3之间类星体选源缺陷的弥补,A chance for LAMOST?,(Richards et a

10、l.2006),worse for z=2.23.6!,Comparison of the spectra of a z=2.7 quasar and a star with similar colors,红移沙漠,quasar,star,利用近红外数据K-band excess selection(KX),Warren et al.2000,Unreddened QSO z=3,Early K star,Reddened QSO z=3,Early M star,Status as of Nov.2008,A total area of 7000 deg2.Started from May,

11、2005.Expected completion in 2012,英国,基于9000 SDSS-UKIDSS 类星体和9000 SDSS-UKIDSS恒星的类星体选择判据(Wu&Jia 2010,MNRAS),For z 4 QSO,For z 5 QSO,A test with 700 radio-selected SDSS-UKIDSS quasars,基于3万多个SDSS-WISE类星体和3万多个恒星的类星体选源判据（Wu,Hao&Jia,2011,in prep.）,3)类星体光度函数比SDSS 在暗端的改进与黑洞吸积历史研究,目前的大样本类星体巡天如2dF 和SDSS 所得到的类星体

12、光度函数在红移大于2 时是很不确定的LAMOST更完备样本类星体的光度函数将在暗端比SDSS 有约一星等的改进，对进一步的统计和理论研究有重要意义利用LAMOST 大样本类星体的光谱资料，可以从发射线和连续谱测量数据来估计不同红移范围内的几十万个类星体的中心黑洞质量。再利用得到的类星体光度函数，我们可以研究从红移6 到近邻宇宙类星体的黑洞吸积和演化历史,500k quasar candidates with i20.5,Quasar luminosity function at z2,SDSS,LAMOST,超大质量黑洞的形成演化历史,黑洞的演化历史，可通过类星体光度函数和黑洞质量函数间的关系

13、提取。黑洞吸积的质能转换效率、核活动触发历史、活动的黑洞质量函数等，亦可同时限制。LAMOST将提供更精确的类星体光度函数、质量函数以及吸积率分布函数等，有望对类星体和黑洞吸积物理以及黑洞增长给出更准确的理解和限制。,Yu,Lu&Kauffmann(2005),4)多波段类星体证认与特殊类星体性质,要求:Large sky area or all sky surveys in other wavelengths with higher position accuracy(several arcseconds)Radio:FIRSTIR:UKIDSS(NIR);WISE,AKARI(MIR/FI

14、R)UV:GALEXX-ray:eROSITA,HXMT?,多波段类星体样本特殊类星体：Type II；BAL；NLS1；Double-peaked；double-emission line systems光变选类星体样本(SDSS Stripe 82),Komossa et al.2008,结合光变和多波段性质可选出更完备的类星体样本（对未来Pan Starrs,LSST等巡天有重要意义）,4671 variables in Stripe 82 g0.05mag,Known SDSS quasars in S82,Known SDSS stars in S82,i19.1,(Wu&Jia 2

15、010,MNRAS),5)类星体的成团性及其宇宙学研究,类星体在不同红移处的成团性，直接与宇宙大尺度结构密切相关Integrated Sachs-Wolfe(ISW)效应预言宇宙微波背景辐射（CMB）与宇宙大尺度结构存在相关性，而利用较完备的大样本类星体则可以对ISW 效应进行检验，并对宇宙暗能量的理论模型进行限制,34万SDSS类星体测光红移,Giannantonio et al.2006,在确定LAMOST 类星体输入星表的基础上，先进行类星体候选体测光红移的估算，进而对LAMOST 类星体在不同红移处的成团性和ISW 效应进行一些尝试性的研究；为最终用LAMOST类星体样本进行研究打下基

16、础。,Shen et al.,(2007),SDSS成团性分析结果,？,LAMOST巡天的BAO测量对暗能量的限制,Wang et al.,(2009),3、LAMOST类星体巡天的特色与创新,特色与创新：将数据分析和理论研究相结合，利用我国自己的新一代光谱巡天望远镜LAMOST，按照自己选出的输入星表，通过观测来得到世界上最大的类星体样本，并开展基于LAMOST 类星体样本的前沿科学研究,LAMOST QSO survey would provide the largest available sample of QSOs and could also provide a complemen

17、tary sample to SDSS by using UKIDSS in the sample selection criteria.-REPORT OF LAMOST SCIENTIFIC EVALUATION COMMITTEE（LAMOST国际科学评估委员会报告）,LAMOST 在2009/12/18 试观测中在一个视场里新发现的8个类星体(Wu et al.2010a,b,RAA),红移沙漠,新发现的8颗类星体中有2颗位于所谓的“红移沙漠”中(红移2.2到3的类星体因颜色与恒星相近很难被发现)，这证明LAMOST具有发现“失踪类星体”的能力。,物理学院吴学兵教授等利用LAMOST发

18、现新类星体的成果入选我国十大天文科技进展由中国科学院国家天文台与中国天文学会在全国范围内共同组织的2010年度“十大天文科技进展”评选活动近日揭晓。我校物理学院天文学系吴学兵教授领导的科研团队提交的科研成果“郭守敬望远镜（LAMOST）在SDSS光谱巡天天区发现新的类星体”入选。本次评选活动征集参选项目共计20项，其中参选“天文基础和应用基础研究类”的项目11项，参选“技术及设备发展和工程进展类”的项目9项，最后经有关天文单位的170余位专家投票在两类项目中各评选出5 项入选。吴学兵教授等的成果是本次十大天文科技进展中唯一由高校牵头的入选项目。(北大主页、新闻网、科研部、物理学院),LAMOST类星体巡天研究需要大家的共同努力、密切合作和相互支持。谢谢！,