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Large Synoptic Survey Telescope e os grandes levantamentos astronômicos
Basílio Santiago (IF/UFRGS, LineA)
Semana Acadêmica da Física - UFRGS
15/10/2018
Os grandes surveys astronômicos
Imagens: POSS, 2MASS, SDSS, SLUGS, VISTA, DES, WISE, PanSTARRS, PandAS, PHAT, LESS, LSST...
Espectros: 2dF, SDSS, RAVE, GES, GALAH, GAMA, MARVELS, SEGUE, APOGEE, MaNGA, BOSS, eBOSS, VIMOS, WIGGLE-z, LAMOST, 4MOST, DESI, ...
Do espaço: MDS, Chandra, XMM-Newton, AKARI, Planck, GALEX, CANDELS, Herschel ATLAS, CoRoT, Kepler, GAIA, EUCLID, WFIRST, ...
O que eles têm em comum?
Grande volume de dados vindos de um mesmo telescópio e instrumento
Redução de dados por um mesmo conjunto de rotinas (pipeline) → pouca intervenção humana
Cobertura espacial ou amostral objetiva e ampla
→ Homogeneidade dos dados
→ Melhor controle de viés observacional
→ Análise robusta do ponto de vista estatístico
Imageamento e fotometria
Coleta
Redução
Medidas
Dark Energy Survey (DES)
EspectrosAPOGEE, https://www.sdss.org/surveys/apogee-2/
Características de um survey
Todos: região e ângulo sólido cobertos no céu, número de objetos, critérios de seleção, requisitos científicos
Imageamento: filtros usados, profundidade fotométrica, resolução espacial, precisão astrométrica. (PanSTARRS:http://panstarrs.stsci.edu/)
Espectros: domínio espectral, resolução espectral, precisão de velocidades radiais e de abundâncias (APOGEE: https://www.sdss.org/surveys/apogee-2/ )
Ramos do SDSS:SDSS-I (2000-2005): Legacy
SDSS-II (2005-2008): Legacy, SN, SEGUE
SDSS-III (2008-2014): BOSS, MARVELS, SEGUE-II, APOGEE
SDSS-IV (2014-): APOGEE, eBOSS, MaNGA
Sloan Digital Sky Survey (SDSS)https://www.sdss.org/
Sloan Foundation, US DoE, Instituições participantes
SDSS – cont.
SDSS – Data volume
O Data Release 12 do SDSS (DR12, 2014) contém um volume de dados de 116 Tb, incluindo imagens e espectros coletados, processados, catálogos, etc.
https://www.sdss.org/dr12/data_access/volume/
Panoramic Survey and Rapid Response System
Pan-STARRS(http://panstarrs.stsci.edu)
3/4 of the sky (Dec > -30o)1.4 Gpix camera: 7 sq deg.Detecção de 1010 fontes fotometria nos filtros grizY para 3x1010
370.000 exp (< 2015) x 2 Gb/exp = 7.4x1014 bytes = 740 Tb, só de imagens coletadas Data rate: 10 Tb/noite
Contribuições científicas Estrutura do bojo/barra estelar da Galáxia → tamanho, forma,
orientação Caracterização química e cinemática das populações
estelares Galácticas Subestruturas do halo estelar Galáctico → correntes estelares,
sistema de satélites Classificação de galáxias por conteúdo estelar Histórico de formação estelar no Universo Evolução da atividade nuclear no Universo Identificação dos picos de oscilações acústicas de bárions Amostragem e propriedades de objetos raros: anãs marrons,
arcos gravitacionais, Objetos do Sistema Solar: TNOs, NEOs,… Planetas Extrasolares
Censo de Asteroides próximos à Terra
Exoplanetas
Classificação de galáxias:A sequência vermelha, a nuvem azul e o vale verde
Nogueira-Cavalcanti et al 2017SDSS + CFHTLS
Schawinski et al 2014
Detecção de picos de oscilações acústicas de
bárions
Einseinstein et al 2005, SDSS LRGs
Cole et al 2005, 2dF
Satélites da Galáxia
DES Collaboration 2015,2016
SDSS, field of streams
E nós com isso?(participação brasileira)
1919
http://www.linea.gov.br/
• 12 técnicos• 30 cientistas:
1. AIP2. OAC3. Padova4. UFRJ5. UFRGS6. UNESP7. USP8. UFF
Criado em Novembro de 2010
Cortesia: Luiz da Costa
DES-Brazil group: part of...
LINeA gerencia participação brasileira…
No SDSS-III, pela formação do grupo de participação brasileira, BPG-SDSSIII
No Dark Energy Survey, pela formação do consórcio DES-Brazil
No SDSS-IV, pela formação do grupo de participação brasileira, BPG-SDSSIV
No Dark Energy Instrument (DESI)
No LSST, pela formação do grupo de participação brasileira, BPG-LSST
Large Synoptic Survey Telescope(LSST)
→ Parceria público-privada → National Science Foundation (NSF, EUA), Department of Energy (DoE, EUA), LSST Corporation (LSSTC, Instituições membro)→ LSSTC: ~40 instituições nos EUA + 34 participantes de 23 países.→ Telescópio dedicado de 8.4m de abertura (6.7m de abertura efetiva), em Cerro Pachón, Chile→ Câmera com 3.2 Gpixels cobrindo 9.6 sq. deg. no céu.→ Colaborações científicas: https://www.lsstcorporation.org/node/37
Custo total: US$ 500 milhões. NSF: Sítio, telescópio, pipeline, EPO; DoE: câmera; contribuições privadas: colaborações científicas.
LSST
Levantamento fotométrico, filtros ugrizY, de >~ 20.000 graus quadrados (≃ metade do céu)
Vai ficar assim:
Assim estava há 1,5 ano atrás:
LSST
189 CCDs4k x 4k pixels
Ciência com LSSTLSST science book:
https://arxiv.org/abs/0912.0201 Educação e extensão
Sistema SolarPopulações Estelares resolvidas
Estrutura da Galáxia e vizinhançasTransientes e estrelas variáveisGaláxias (formação, evolução)
Núcleos ativos de galáxias (AGNs)Supernovas
Lenteamento gravitacional forteEstrutura em grande escala do Universo e oscilações de bárions
Lenteamento gravitacional fracoCosmologia
LSST irá explorar o eixo do tempo, ou seja,
O Universo variável
Cada ponto do céu coberto pelo survey será amostrado mais de 1000 vezes ao longo de 10 anos
● Variáveis pulsantes → escada de distâncias cósmicas● Explosões estelares, novas, SNs, hipernovas, etc● Contrapartidas ópticas de fontes de radiação gravitacional, de fontes de raios cósmicos de alta energia, etc● Curvas de luz → rotação estelar, variáveis irregulares Binárias eclipsantes → detecção e caracterização● AGNs● Microlentes, ...
AGNsDetecção via
variabilidade e profundidade
Impacto dos AGNs na formação de galáxias e na reionização do Universo
LSST será também uma combinação única de área e profundidade fotométrica.
● Corpos menores do Sistema Solar● Estrelas de baixa massa e luminosidade além da Galáxia● Objetos subestelares● Subestruturas estelares no Universo Local● Galáxias a altos redshifts● Mapas da distribuição de matéria por lenteamento gravitacional
Anãs Brancas, do disco e halo Galáctico
Movimentos próprios
Paralaxes → distâncias
GaiaHistórico de formação estelar dos componentes Galácticos
Satélites ultra-tênues da Galáxia
Satélites ultra-tênues da Galáxia
O Universo local a muito baixo brilho superficial
Impacto sobre modelos de formação de galáxias e estruturas
Censo de galáxias a alto redshift
Vínculos à época de formação de galáxias
Equação de estado da Energia Escura
P = w(z) εw(z) = w
0 + w
a z / (1+z)
Cronograma
Sumário
● Os grandes levantamentos se tornaram indispensáveis para essencialmente todas as áreas de pesquisa astrofísica● Desafios crescentes à infra-estrutura de TI para armazenar, transmitir, reduzir e analisar grandes volumes de dados● LSST representa um salto quantitativo e qualitativo com relação à qualquer survey precedente.● Para participar: http://www.linea.gov.br