CSST-MCI超深场早期观测天区选择和科学准备研讨会在沪召开
2026年5月6日,由中国空间站巡天空间望远镜(CSST)长三角地区科学中心和中国科学院上海天文台主办的“CSST-MCI超深场早期科学和天区选择研讨会”以线上与线下相结合的方式召开。来自Arizona State University、Harvard University、北京大学、复旦大学、南京大学、清华大学、上海交通大学、厦门大学、中国科学技术大学、中国科学院大学以及中国科学院国家天文台和上海天文台等多所高校及科研机构的专家学者参加会议,围绕CSST多通道成像仪(MCI)的超深场核心科学目标、候选天区遴选策略、AI降噪技术应用以及全波段协同观测等议题展开了深入研讨,并明确了下一步工作重点。

上海天文台郑振亚研究员首先介绍了CSST-MCI的基本情况、超深场任务及其在早期观测时期的考虑。CSST-MCI超深场将以宇宙早期星系形成演化、暗物质分布与暗能量演化、第一代星系搜寻等前沿问题为核心突破方向,将重点关注高红移小红点天体、中等质量黑洞及引力透镜放大天体的探测及研究。依托MCI近紫外至可见光三个通道同时成像和30个滤光片的硬件配置,通过上千幅300秒曝光的叠加,将在最宽的波段达到哈勃极深场(XDF)30等左右的深度;若将单次曝光延长至600秒以上,还能进一步压制读出噪声,提升极限探测能力。在观测节奏上,若不考虑主巡天约束,早期科学里规划的两个超深场天区的拍摄可在两个月内完成;若与主巡天衔接,则需在两年周期内分配约两周总曝光时间。
哈佛大学孙凤悟博士在会上提出了利用MCI宽视场优势撬动国际顶级光谱观测资源的战略思路。在2030-2040年这一紫外可见深场巡天“空窗期”,MCI将成为空间唯一能实现多通道超深场曝光的仪器,其数据将是驱动本世代最深光谱观测的核心动力。为此,提议在全天球范围内精选5个左右的高质量引力透镜星系团,筛选标准包括大爱因斯坦半径、高放大率区域面积、低尘埃消光(E(B-V)<0.1)及存在特殊背景天体等。核心备选天区涵盖Abell 2744、Abell 370(含著名的Dragon Arc“龙之弧”天体)等。针对MACS J0717等天区可能存在的亮星杂散光污染,与会专家建议先进行短时轨道测试以评估MCI的PSF表现。此外,这些星系团天区还兼具引力透镜超新星等时域现象的长期监测价值,可每年安排少量轨道持续跟踪。
在数据处理方面,清华大学蔡峥教授介绍了基于U-Net架构并结合Transformer多头注意力机制的AI降噪算法及其在JWST数据中的成功应用。该方法利用同一天区至少8张独立曝光的时序信息,能有效区分真实信号与系统噪声。在JWST数据的处理验证中,该算法可将望远镜的有效口径从真实6.5米“虚拟提升”至9米级别,在保持完备度和纯度均达0.9的同时显著压低背景噪声,成功恢复出传统手段无法识别的暗弱星系。与会专家认为,这一技术可推广至MCI超深场数据,尤其对暗弱天体和弥散低表面亮度天体的揭示具有巨大潜力。
在星系形成与演化方面,中国科学院大学王鑫教授、上海天文台胡维达研究员和南京大学王涛教授分别展示了超深场观测对原星系团在极端环境下金属丰度演化和恒星形成机制方面的独特价值。南京大学王涛教授还展示了整合地面HSC与JWST红外数据,通过深度学习进行图像重构的全波段融合方案,该方案可将测光红移精度提升40%、异常值比例降低60%,并有效打破莱曼断裂与巴尔末断裂的简并。与会专家建议,未来利用JWST学到的星系SED和形态分布构建“真实宇宙”母样本,指导针对CSST和Roman等巡天的观测策略。同时,提议将特定原初星系团作为MCI窄带标记深场,开展莱曼阿尔法晕与延展源等前沿课题研究。
本次研讨会进一步凝练了MCI超深场的科学目标,厘清了天区选择的技术路径与科学逻辑。下一步,相关团队将着手撰写关于超深场天区选择的建议白皮书,以争取在权威期刊发表,为CSST早期科学运行提供坚实支撑。
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