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成果

各時期分類資料公開

星系動物園各階段全部資料是公開的,在資料典藏區這個網站可以下載。

我們的故事

星系動物園是全世界最有名的一個網路公民科學計畫,基於公民科學家分類的結果而完成的科學論文數量,當然,也最多。不僅如此,星系動物園的成功,還引領「宇宙動物園」繼續發揚擴張,許多研究領域藉使用與星系動物園相同的技術,成立了研究專案。

我們的故事,要從2007年7月開始說起,最早的資料庫裡大約有一百萬個星系圖像,當時,是由SDSS巡天普查計畫所觀測取得,SDSS迄今仍持續提供更多新的星系光譜圖像資料。剛開始時,面對如此龐大的星系數量,本以為能夠號召到的志工團隊人數可能很有限,應該要花上好幾年時間才能把資料辨識工作全部完成,沒想到網站開張不到24小時就以每小時收到7萬筆辨識結果的速度一路蓬勃成長,開站第一年當中,就獲得五千萬筆辨識結果,募集志工人數達15萬人。

這意味著每個星系都獲得好幾位不同的參與者個別的辨識,這是經過刻意安排的,因為辨識的多元化能讓星系分類結果可靠度更高,這很重要,例如,有些研究專案只需要幾千個星系就可,但必須很確定它們全都是螺旋星系,以免所申請到的寶貴望遠鏡使用時數被不必要的浪費掉,那麼這些專案可能就會採用分類意見中獲得100%同意的那些天體為目標,並加以進一步觀測,倘若專案計畫需要的星系數較多,達幾十萬個,那就使用「多數」分類意見同意其為螺旋狀星系的天體做為下一階段的觀測目標即可

第一代星系動物園的任務比今天這一版的任務略為簡單,當時我們只要求志工將星系按橢圓,是否併合、螺旋等三類加以區分,如果星系呈螺旋狀,則記錄一下旋臂的方向為何。任務雖然簡單,但已足以顯示非專業天文學家與專業天文學家在進行星系分類的結果上並無差異,這些結果也開始獲得很多研究人員的採用。前往已出版論文交流站 Galaxy Zoo blog 兩個連結,便可看出藉由星系動物園所提供分類資料,已有哪些論文 發表了。更令人興奮的是,從這個網站辨識出來的星系分類資料結果,持續吸引一些世界最大望遠鏡,願更進一步做跟進觀測,這代表相當的肯定。這些望遠鏡包括:位於西班牙Canaries群島La Palma島上的Isaac Newton、William Herschel望遠鏡,在南半球智利的Gemini南天望遠鏡,美國Arizona州Kitt峰上的WIYN望遠鏡,西班牙Sierra Nevada地區的IRAM電波望遠鏡,以及Swift、GALEX、錢卓(Chandra)、XMM-Newton和Suzaku 等太空望遠鏡,廣為知名的哈伯太空望遠鏡。

第二代星系動物園的改版動力,源自於我們對志工分類者的能力更加有信心了。從第二版開始,我們要求志工在參與分類時,必須更仔細地看20多萬個SDSS資料庫中最亮的星系,並且邀請志工們回答關於星系旋臂的數量、大小、星系中心核球特色等,以及其他許多問題。這次的再號召,結果依舊叫人非常感動,因為僅僅14個月內,我們就收到了超過6,000多萬筆分類結果。

這段時間當中,我們陸續密集地在一個長條狀,稱為”Stripe 82”的區域裡增添了許多詳盡圖像,不過很快地,我們也動身前往探勘更遙遠的宇宙,也就是網站第三代!第三代的星系動物園吸收了一張大補帖,多增加了許多來自哈伯太空望遠鏡的圖像資料,這樣能看到星系剛形成時的更早期宇宙。這些圖像來自於耗費較多寶貴觀測時間的星系普查,能讓我們可看到來自數十億年前星系發出的光。星系動物園認為,哈伯望遠鏡能將星系的過去和現在加以比較,這樣就能清楚了解究竟是哪些因素影響星系成長--是星系的合併?活躍的黑洞?或單單只有恆星形成。

那次改版的「星系動物園」結合了SDSS有史以來所取得的最好鄰近宇宙(local Universe)圖像,加上CANDELS計畫(使用哈柏太空望遠鏡上裝設的新WFC3寬視場相機所拍攝到的宇宙超深空影像),向我們展示了更遙遠的宇宙,到底星空中哪裡正有什麼新奇的事情等你去發現呢?

那次改版的星系動物園也引入了利用座落在夏威夷的大英近紅外光望遠鏡(United Kingdom Infrared Telescope, 簡稱UKIRT),於近期完成觀測的UKIDSS影像巡天計畫(完整內容見網站http://www.ukidss.org)所取得的影像。該計畫為目前巡天範圍最廣且曝光最深的近紅外光普查。UKIDSS觀測提供的的近紅外光照片與SDSS提供的可見光照片有兩處不同。首先,較年長的恆星在紅外光波段有較強的輻射(反之,年輕的恆星則易由可見光波段觀測)。此外,相似於霧燈光,由星系中心發出的紅外光相對於可見光較容易穿透阻擋的大量星際灰塵而到達觀測者。因此,藉由觀察星系動物園(Galaxy Zoo)所展示的UKIDSS影像能幫助我們了解年輕與年長的恆星在星系內的分佈是否有不同之處,並且能展現更多位於星系內部的結構。

由於志工辛勤工作和已經完成的圖像的“退役”,現在放入星系動物園的資料發生變化的速度很快。其中一組要分類的新圖像來自暗能量相機普查計畫(DECaLS),用的望遠鏡是DECam,是現今最敏感的天文廣角相機之一,也是測量並理解[暗能量] (https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy)的關鍵工具。這架安裝在智利CTIO的布蘭科4米望遠鏡上的相機,拍攝天區與SDSS重疊並波長類似,解析度更優,能探測到更微弱的星系。這些圖像擴展了星系動物園二代以及始於SDSS的科研所及的範圍。最近的星系動物園還納入了第一批完全以電腦模擬產生的星系圖像;這些圖像完全在電腦中創建,使用了宇宙學的複雜模型,計算模擬在宇宙大霹靂後,暗物質、氣體和恆星等如何經演化漸形成今日所見的星系。對來自Illustris 計畫的這批圖像進行分類,對 Illustris 計畫的模擬計算中所用的物理學,是重要測試。

從2016年3月開始,星系動物園開始加入一組新的DECaLS圖像,來自該調查的第二批公布資料。新資料比第一批資料覆蓋的天空範圍更大。最後,還有一組來自SDSS的“丟失的圖像”,是本來應該包含在二代星系動物園樣本之中的。這些圖像填補上目前SDSS明亮星系資料集之中存有的空白。

隨著越來越多的極遙遠星系圖像資料加入到星系動物園(比如哈伯和CANDELS資料集),很明顯,星系動物園團隊也需要找到一種方法來測量和解釋星系距離對分類可能產生的任何依賴關係。因此,在2013年,利用FERENGI程式碼,團隊模擬了288個我們銀河系附近的SDSS星系,以不同的距離和亮度繪製出這些星系的圖像。這些分類在星系動物園:哈伯目錄的誤差校正過程中大有斬獲。為了持續這一努力,2016年,FERENGI再次模擬出有936個星系的大樣本,將936個星系依8個不同觀測距離創建出7488張圖像。新的FERENGI分類將有助於分析哈伯望遠鏡資料,這些資料將用於一些激動人心的高紅移科學研究計畫中,正在準備中!

2017年年初,我們加入了另一個最新計畫的圖像,是SDSS的進化版,即Galaxy And Mass Assembly Survey (GAMA)。具體來說,我們包括了來自千度普查 (KiDS)的光學圖像,這些圖像和GAMA詳盡的多波段資料集所覆蓋的天區互相重疊。星系動物園對這些星系的分類將有助於我們研究星系的性質如何受到鄰居和周圍大尺度結構的影響。

想了解或閱讀更多使用星系動物園資料而完成的期刊論文,請查看我們的 期刊論文頁面。這包括各階段成果:第一代星系動物園、星系動物園2、星系動物園:哈伯、星系動物園:CANDELS。所有星系動物園舊的存檔資料可以在存檔頁面上獲得,或者由期刊論文連結存取。