俄亥俄州立大学天文学系主任David Weinberg教授当选美国国家科学院院士
发布时间:
2023-05-06 10:56
修改时间:
2023-05-06 10:56
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作者:Jeremy Tinker (纽约大学)、郑政(犹他大学)

译者:陈学雷(中国科学院国家天文台)

写在前面

在2023年5月当选的美国国家科学院院士中,除了虚拟天文台之父Alex Szalay 教授外,还有其他几位天文学家,其中包括大卫·温伯格(David Weinberg)教授。他是国际知名天体物理学家,是俄亥俄州立大学天文学系的系主任。他的工作包括宇宙大尺度结构、暗能量和暗物质、星系和类星体的形成和演化、星系际介质,以及银河系的化学演化等。大卫和我国多位学者都有交流和合作。2021年,在他被美国物理联合会和美国天文学会共同授予丹尼·海涅曼天体物理学奖之际,暗能量光谱仪项目(DESI)发布了一篇由Jeremy Tinker和郑政撰写的Blog对他进行了介绍,这里译出,以便读者了解大卫的工作。(https://www.desi.lbl.gov/2021/01/19/congratulations-to-david-weinberg/

图1  大卫·温伯格(David Weinberg)图源:https://astronomy.osu.edu/people/weinberg.21

来自俄亥俄州立大学的DESI成员和著名“说唱歌手”【注1】大卫·温伯格被美国物理联合会和美国天文学会共同授予丹尼·海涅曼天体物理学奖。他与普林斯顿大学的罗伯特·拉普顿携手获奖。该奖项旨在表彰这两位研究人员在引领我们跨入利用星系的空间分布进行宇宙大尺度三维测绘的时代所做出的巨大贡献,主要是基于他们在斯隆数字巡天项目 (SDSS) 中的工作。

作为一个项目,DESI得益于之前的SDSS。SDSS使用 CCD 相机和光纤光谱仪进行观测,是第一个真正意义上的大规模星系红移巡天。它的目标是通过获取数百万个最亮的星系和类星体的距离(红移)来绘制占全天近四分之一的宇宙图景。自2000年初光起,该项目历经7年于2007年完成SDSS-I期和SDSS-II期巡天,实现了这一目标。80年代后期,在芝加哥奥黑尔希尔顿酒店巴黎会议室人们开始设想SDSS时,大卫还是普林斯顿大学的一名研究生,师从富有远见的SDSS创始人吉姆·冈恩 (Jim Gunn) 。无论从字面上,还是从更深远的意义上,大卫都可以说是从底层、从初期就开始参与大规模光谱巡天的工作。

图2  从左到右:(a) 在超级计算机模拟中形成的新生星系周围的气体分布图像,摘自论文“星系如何获取气体?” (b) SDSS 主星系巡天图,按每个星系的恒星年龄进行颜色编码(图像由 Mike Blanton 创作)。(c) 最后散射面(Josiah McElheny制作,David Weinberg 提供了科学指导)。

大卫于 1992 年成为 SDSS 的正式成员,并进而担任了 SDSS-II 的科学发言人。这一职位需要承担与项目的设计、组织、推广和运行相关的大量至关重要的任务。当 SDSS-III 合作组于 2008 年创建时,大卫被选为项目科学家。近年来,大卫将他的专长带到了 DESI 合作组中,成为该项目亮星系巡天(Bright Galaxy Survey, BGS)部分的首席架构师之一,并担任首届 BGS 工作组联合主席。

作为 SDSS 的成员,大卫在巡天设计、星系目标选源和最终的宇宙结构成图分析方面做出了杰出贡献。大卫是很早的一位采用并发展暗晕占据模型来描述星系空间分布的学者,他引入了现在常用的术语暗晕占据数分布(Halo Occupation Distribution, HOD)。该模型将星系与宇宙中物质分布中的团块(暗晕)联系起来。利用HOD框架解释星系成团性的开创性工作始于SDSS数据,该框架自然地解释了星系的成团性趋势,并推断出星系与暗晕关系的极其有用信息。HOD模型从此被广泛用于分析星系成团性数据,成为了解星系形成和宇宙学,以及为大型星系巡天创建模拟星表的强大工具。

除了用星系为宇宙绘图,大卫还是另一确定宇宙物质分布新方法的先驱:莱曼-阿尔法森林。这种方法使用明亮的类星体作为宇宙中的手电筒,照亮沿着从这些类星体到我们望远镜的路径。这一路径上的冷气体会吸收类星体的光,导致类星体的光谱中产生起伏—即所谓莱曼阿尔法森林。这种起伏显示了冷气体的空间分布,而后者又示踪了暗物质的分布。因此,在 SDSS 和 DESI 中拍摄的类星体光谱提供了与星系互补的宇宙结构分布图。

作为一名科学家,大卫除了巡天天文学外涉猎甚广。他在星系形成的流体动力学模拟方面做出了极具影响力的工作,他研究了活动星系核的生命周期,最近他使用 SDSS 的恒星光谱绘制了我们自己银河系内的化学分布图。他撰写的评论文章“宇宙加速膨胀的探测”,长达169 页,被引用近 900 次,已成为指导我们通过观测揭示宇宙加速膨胀本质的标准参考。

除了以研究为导向的科学追求外,大卫还与获得麦克阿瑟奖的雕塑家 Josiah McElheny 长期合作。他们共同创作了受宇宙学启发的玻璃雕塑,这些雕塑已在世界各地展出。大卫负责让这些作品的设计确实代表宇宙的物理特性。例如,《现代性的终结》这幅作品描绘了宇宙从大爆炸到现在的历史,强调了宇宙结构的演化和星系形成的时代。

自 1995 年入职俄亥俄州立大学以来,大卫担任了 17 名研究生的导师。他以前的许多学生,包括我们两个,本身就是 SDSS 和 DESI 的成员,并且借鉴与大卫合作时学到的经验正在使用这些数据训练自己的学生。毋庸置疑,大卫在宇宙红移巡天方面的工作将会深远地影响到学术界的几代人。祝贺大卫对天文学、宇宙学的持续影响及其向公众的传播获得了当之无愧的认可。

注1: 大卫·温伯格1992年11月在普林斯顿高等研究院做博士后期间,创作了一曲《说唱暗物质:MTV一代的宇宙学历史》,在高等研究院午餐会上首唱。此曲曾被用于电影《暗物质》(基于卢刚事件改编,由陈士铮执导,刘烨、艾丹·奎因、梅丽尔·斯特里普等主演;大卫是该片科学顾问)。(歌词和说唱录音:https://www.astronomy.ohio-state.edu/weinberg.21/Rap/index.html

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Yang Hanxi
(文章编辑:
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