科学目标

CSST科学目标

CSST 计划在十年内同时开展17500平方度和400平方度多色测 光和无缝光谱宽场和深场巡天观测,以及预计在前期两年内开展9平方度极深场观测,预期获得海量星系与活动星系核等天体的多波段图像与无缝光谱样本,其主要科学目标如下:

  • 宇宙学

(1)测量宇宙演化历史,揭示暗能量观测特性,在宇宙尺度检验广义相对论;

(2)测量宇宙不同尺度暗物质结构,检验暗物质理论,揭示暗物质物理性质。

CSST将精确测量红移1.5以内的重子声波振荡(BAO)信号和约两千颗Ia型超新星的光变曲线,从而可精确刻画宇宙的膨胀历史,得到暗能量状态方程随红移的演化信息,并检验广义相对论和限制不同修改引力理论;此外,CSST将对弱引力透镜、强引力透镜、星系角向和红移空间成团性、星系团、宇宙空洞等多种宇宙学探针进行高精度测量,可对宇宙不同尺度的暗物质分布结构、暗物质性质、中微子质量、原初非高斯性、哈勃常数等重要宇宙学问题给予精确解答。

  • 星系与活动星系核

(1)测量不同红移星系的结构参数,理解其形态多样性的产生原因,揭示星系的组装和质量增长过程,建立星系的宇宙学演化全景;

(2)构建不同红移、不同环境的活动星系核大样本,揭示黑洞活动与恒星形成及星系演化的关联,检验大质量黑洞与宿主星系协同演化的理论模型。

CSST将获得红移范围从0到7的海量星系及活动星系核的多波段测光和无缝光谱数据,通过测量不同红移和环境条件的大样本星系的形态特征及结构参数,揭示星系的核球、盘等结构随红移的演化规律,理解星系形成的内禀物理过程和外部环境的影响,为星系形成与演化理论模型提供重要的观测基础。通过构建不同红移、不同环境的活动星系核大样本,测量大质量黑洞与其宿主星系的物理参数,建立大质量黑洞与宿主星系协同演化的准确物理模型。

  • 银河系与近邻星系

(1)测量银河系与近邻星系的结构、形成和演化;

(2)考察银河系与近邻星系的星际介质及星系生态系统。

CSST将对4Mpc内的星系开展恒星可分辨观测,深入探究银河系与近邻星系的结构、形成和演化,以及星际介质和星系生态系统。将精细刻画银河系的核球、银晕以及近邻星系的结构特征,并有望精确测量暗物质质量分布;通过研究化学-动力学特殊星,能够追溯银河系及近邻星系的早期历史;将测定银河系和近邻星系的星际消光、尘埃特性以及中性碳分布,研究星系动力学特征与星际介质环境的关联;将深入挖掘银河系及近邻星系中盘晕相互作用、恒星与黑洞反馈以及大尺度结构吸积的特征,刻画星系生态系统中的重子循环过程,进而揭示驱动星系演化的关键因素。

  • 恒星科学

(1)研究恒星的形成、结构与演化和恒星族;

(2)探测致密天体和恒星活动。

CSST主巡天将在十年的时间里获取银河系和近邻星系数十亿恒星的测光数据和数亿条恒星光谱,涵盖丰富的恒星类型和恒星族。同时,IFS可对原行星盘进行高空间分辨率观测。基于CSST主巡天和IFS观测,将有望全面探究恒星的形成、结构与演化过程,精确刻画大质量恒星的生命历程,深入理解恒星演化中的核心物理机制;构建拥有高精度恒星参数的双星大样本,准确揭示双星演化的关键物理过程;剖析恒星形成过程中的关键物理机制,揭示不同恒星族的特性,发现恒星稀有天体和新恒星族;探测并描绘恒星磁场及恒星冕区物质抛射事件;开展对暗弱恒星和白矮星候选体的探测,极大地扩充致密星样本,建立吸积中子星的光学紫外样本以及黑洞双星候选体样本。

  • 系外行星

(1)对近邻类木行星和原行星盘进行直接成像;

(2)研究银心方向系外行星的形成和演化,刻画行星大气特征。

  • 太阳系天体

(1)研究太阳系小天体的空间分布、理化特性和演化历史,搜索和发现新的小行星、彗星、不规则卫星等天体;

(2)研究巨行星中暗弱不规则的卫星。

  • 天体测量

(1)实现毫角秒级天体定位和定轨,对太阳系移动天体的轨道和类型进行测量和分类;

(2)实现毫角秒级的恒星自行和视差归算;提供更深、更暗天空的天球参考架。

  • 暂现源和变源

(1)基于超新星观测研究宇宙学参数测量及宇宙早期恒星形成演化;

(2)研究引力波事件、伽玛射线暴、快速射电暴、高能中微子事件、黑洞潮汐撕裂恒星事件等。