大天区光纤天文望远镜光谱自动分类与识别

(本项目由国家自然科学基金、国家863计划、国家天文台资助)

        

应用背景

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(The Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope, LAMOST)项目，是“九五”期间国家重大科学工程计划。它瞄准了涉及天文和天体物理学中诸多前沿问题的大视场天文学，使我国天文学在大规模光学光谱观测、在大视场天文学研究上，在国际上居于领先地位。LAMOST望远镜安放在中国科学院北京天文台兴隆观测站，投资2.35亿元人民币，2009年6月通过国家验收，转入精密调试和科学试观测阶段。LAMOST成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。由于它的 4米口径，在1.5小时曝光时间内以1纳米的光谱分辨率可以观测到20.5等的暗弱天体的光谱；由于它相应于5度视场的1.75米焦面上可以放置数千根光纤，连接到多台光谱仪上，同时获得4000个天体的光谱，成为世界上光谱获取率最高的望远镜。

光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，大量天体光学光谱的获取是涉及天文和天体物理学诸多前沿问题的大视场、大样本天文学研究的关键。但是，迄今由成像巡天记录下来的数以百亿计的各类天体中，只有很小的一部分（约万分之一）进行过光谱观测。LAMOST作为天体光谱获取率最高的望远镜，将突破天文研究中光谱观测的这一“瓶颈”，成为最具威力的光谱巡天望远镜，是进行大视场、大样本天文学研究的有力工具。

LAMOST启动后，每个观测夜可以获取1-2万条光谱图像，目前已获得几百万条天体光谱。本项目的目标是为LAMOST天体观测光谱信号的识别、分类和参数测量提供关键技术和算法，并实现光谱数据的自动识别、分类与管理系统。

LAMOST光谱自动处理系统

LAMOST光谱自动处理系统。该软件系统集成了课题的研究成果，能实现光谱数据的自动分类（正常天体与活动天体，恒星与正常星系，星暴星系与活动星系核，恒星分类，活动星系核分类）与天体红移参数的自动测量。分类正确率＞90%，红移测量正确率＞86% 。

LAMOST光谱交互处理系统。该软件系统集成了课题的主要研究成果，能实现光谱数据的PCA分析、光谱预处理（去噪，连续谱，谱线提取，谱线证认）、光谱识别和天体参数测量等功能，为天文学家提供了有力的光谱分析工具。

LAMOST光谱数据查询系统。该软件系统能实现5种功能查询：SQL查询，rectangular查询，radial查询，position查询，复杂自定义查询，以及光谱显示与光谱缩放等功能。

           

图1 LAMOST光谱自动处理系统、交互处理系统、数据查询系统

发现新的超新星

我们将开发的算法用于SDSS-DR7数据中的294,843条银河系光谱进行识别，发现了36条超新星谱线，其中12条谱线对应已知的超新星，另外24条谱线是新的超新星，如图2所示。在这24条新的谱线中，15条曾经被报道过，剩余的9条是我们首次发现的超新星。

 

图2 获得的24条新的超新星光谱