宇宙学的挑战
王力帆
2011年03月19日
时空起源
物质和暗物质
能量和暗能量
（宇宙的物态）
天体起源
第一代恒星和星系
宇宙结构的形成
生命起源
行星起源
宇宙中的化学过程
生命的起源和传播
宇宙学
能量
宇宙的物态
物质
能量
宇宙的物态
物质
Background Radiation
Large Scale Structures
Distance Measurements
with Supernovae
Gamma-Ray Bursts?
宇宙的物态
距离
距离测定
哈勃图
超新星宇宙学
红移
距离：超新星的演化
宇宙的物态
超新星宇宙学
标准烛光？
距离：观测的系统误差
Different telescopes
Different sites
宇宙的物态
超新星宇宙学
观测定标？
Herschel Finds Possible Life-Enabling Molecules in Space
生命起源
外行星搜索
引力透镜
南极太赫兹望远镜
…. astronomers have identified a few common molecules that are precursors to life-enabling
molecules, including water, carbon monoxide, formaldehyde (甲醛), methanol (甲醇), dimethyl
ether (二甲醚), hydrogen cyanide (氰化氢), sulfur oxide and sulfur dioxide.
生命起源
外行星搜索
引力透镜
生命起源
外行星搜索
南极巡天望远镜阵
口径： 50厘米
视场：4.2度
工作波段: 400－900nm
CCD： STA1600， 10580X10560
像素: 1角秒／像元
像质：80％能量／像素
遥控巡天观测
生命起源
外行星搜索
AST3 1min
南极巡天望远
镜阵（AST3）
的
科学目标
• 暗能量：
发现～1000个Ia型超新
星，每天都有观测点
• 外行星：
发现～100个外行星系
统，每5分钟一个观测点
• 同样数据也可用于其它天文研
究，如恒星光变，类星体，
AGN光变等。
参与单位
• 国家天文台
• 紫金山天文台
• 南京天文光学仪器
研究所
• 天津师大
• 清华大学
• 北京师大
• 南京大学
支持部门
•
•
•
•
科学院
海洋局
基金委
高校
 多个渠道资助
 多个天文单位参与
 科研目标具体
南极冰穹A及南极天文台
南极准空间环境
•
•
•
•
稀薄大气
低温
低风速
低大气边界层（～10
米）
• 连续冬夜
• 干燥
•
•
•
•
大气透过率
红外观测
简化望远镜技术
优良的视宁度（～0.3
角秒)
• 时域天文学
• 太赫兹望远镜
南极冰穹A及南极天文台
南极冰穹A天文台址优势
宁静大气——视宁度～0.3角秒
低温环境——极低红外天光背景
干燥大气——高大气透过率
与其它地面望远镜相比，南极台址
的最大优势为自然视宁度提高两倍
多，在红外波段天光背景降低20－
100倍。
在给定波段巡天速度＝
口径2 X 望远镜视场2
／视宁度2／天光背景2
地面8米
Dome A
Dome C
南极冰穹湍流边界层高度
高图像分辨率是光学天文观测所追求的最重要的指标
空间2.4米
Survey Efficiency
Define the survey efficiency k as the sky area a telescope can survey to a given
S/N for a resolved source in a specific exposure time:
D 2 1  1 2
     

  B S /N 
D-Diameter of the telescope
-Field of view of the camera
q-fwhm of the image (seeing
or diffraction limit)
B-Sky surface brightness
For an unresolved diffuse source:
2
1  1 
  D  

B S /N 
2
If the background is lower by a factor of 50-100,
as is the case for 2.4 micron at Dome A, a 0.5
meter telescope can survey as fast as a 3.5-5.0
meter telescope at a temperate site
A single KDUST field is 2 sq degree, much bigger than any of the recently planned ELT.
KDUST 2.5 m can be more efficient than ELT in deep sky surveys.

南极冰穹A天文观测优势
Hubble Ultra Deep Field
Supernovae
Weak/Strong Lensing
Dark Age
One Single KDUST Exposure
For Comparison: KDUST Reaches HUDF Depth at 750nm in
83 Hours for point sources and 251 hours for diffuse source
Hubble Ultra Deep Field
JEDI
SNAP
WFIRST
？
DESTINY
ADEPT
EUCLID
？
欢迎大家参与
南极天文台建设
及
相关科学的研究