革命性天文台，开启宇宙宝箱

银河系是如何形成的？暗能量和暗物质的本质是什么？如果我们全面盘点太阳系，会发现什么？如果我们连续10年观测夜空中无数的变化，又会学到什么？

这些问题是薇拉·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）将要探索的众多问题中的一部分。薇拉·鲁宾，这个名字对那些关注暗物质的人来说并不陌生。正是她的工作为暗物质的存在提供了令人信服的证据。这台以她命名的天文台位于智利帕穹山伊尔佩恩峰，它将每晚持续系统性地扫描天空，监测所有会发生变化的天体——比如可能威胁地球的小行星，爆炸中的恒星，以及突然变亮的星系核心等。它将用10年时间拍摄夜空的延时电影，记录宇宙中的一切动态变化。

现在，它刚刚发布了首批图像，展示了前所未有规模的宇宙现象。

宇宙的宝箱

这段由1100多张照片制作而成的动画，呈现了薇拉·鲁宾天文台所拍摄的璀璨宇宙。画面从两个星系的特写开始：左侧是一个古老而寂静的星系，右侧则是一个明亮的、闪耀着新生恒星光芒的风车星系。

随着视野逐渐拉远，展现出更多形状各异、大小不一、色彩斑斓的星系。继续放大，我们看到一个星辰与星系密布的宇宙景象。画面呈现的是薇拉·鲁宾天文台拍摄的室女星系团，视野范围达14平方度。室女星系团是一个距地球约5500万光年的庞大星系集合。这个超广视图中包含了约1000万个星系，而这仅仅占薇拉·鲁宾天文台在其为期十年的“时空遗珍巡天”（LSST）中预计拍摄的约200亿个星系的0.05%。

随后，画面聚焦于图像中最大的星系——梅西叶49，然后缓缓移动至一个活动频繁的区域：那里不仅有一个星系三重并合事件，还有两个大型旋涡星系以及一个稠密星系团，它们散布在恒星与遥远星系交织的背景中。

薇拉·鲁宾天文台仅在7个夜晚内完成了动画中所有观测数据的采集，是唯一能够以如此速度、在如此宽广的视野中呈现出如此丰富色彩与细节的设备。动画中所呈现的图像由薇拉·鲁宾天文台用世界最大数码相机——32亿像素的LSST相机拍摄而成。

纷飞的星石

这段视频展示了薇拉·鲁宾天文台首次以前所未有的规模，实时捕捉绕太阳运行的小天体的动态。这部“宇宙电影”的首批画面（共1185帧）呈现了大量小行星在静止背景的恒星与星系之间穿行的景象。

起初，我们以清晰的细节看到几个小行星，接着数量迅速增加，最终展示出的画面是薇拉·鲁宾天文台探测到的数千颗全新的太空岩石。最后，画面回到这些天体所处的狭小天空区域，提醒我们——这不过是宏大探索的开端。

在这次成果中，薇拉·鲁宾天文台共发现2104颗全新的太阳系小行星，其中包括：

• 7颗近地天体

• 11颗木星-特洛伊族小行星

• 9颗海王星外天体

此外，它还重新探测到了约1800个已知天体（未包含于视频中），使总探测数量接近4000颗。换句话说，此次观测中的多数天体都是首次发现！

在短短7晚内，薇拉·鲁宾天文台便发现了2104颗此前从未见过的小行星，而目前全球每年才发现约2万颗小行星。这种效率，将使我们对太阳系中的移动天体掌握得更全面、更及时。

在未来1~2年内，鲁宾预计将新增数百万颗小行星，远超我们目前已知的约145万颗。对于潜在威胁地球的天体，鲁宾也将提供史上最及时的预警系统，并将是我们寻找星际访客（如奥陌陌）的最佳利器。随着每天观测的积累，在接下来的十年里，这些在夜间发现的太阳系小天体数量将扩展至现有的近4倍。

星辰的韵律

在这段视频中，薇拉·鲁宾首次展示了46颗天琴RR型变星——这类恒星以稳定的周期性脉动而闻名。视频首先聚焦三颗变星，展示它们亮度的微妙变化，随后画面拉远至室女星系团南部区域，在那里，更多其他变星的光芒得以显现。尽管这些恒星是在室女星系团方向观测到的，但它们实际上位于银河系内部。

在未来10年里，薇拉·鲁宾天文台预计将探测多达10万颗这样的变星，它们的分布范围可达百万光年。这将帮助天文学家绘制出银河系边缘乃至银晕。

虽然乍看之下，天琴RR型变星的外表并不华丽，但它们却是测量银河磁星系的尺度和形状的“标准烛光”。由于这些变星的亮度与脉动周期之间关系明确，科学家可以借助它们进行精准的距离测量，它们就像是竖立于太空中的一个个“路标”。

相比其他望远镜，薇拉·鲁宾天文台拥有独一无二的优势：能在大范围视野内同步捕捉数以百计的微弱变星脉动，而且可以追踪至极远的银河系边缘。每颗变星将获得近千次观测数据，为变星研究带来史无前例的样本规模和时间精度。借助这些数据，我们将更清晰地勾勒出银河系的真实形状与结构，开启对银河结构的全新探索。

双星云之境

在这段视频中，薇拉·鲁宾天文台仅用7个多小时就完成了678次曝光，呈现了包含三叶星云（上方）与礁湖星云所在区域的细节。

三叶星云（Messier 20）位于人马座，距地球约5000光年，是夜空中最引人注目的天体之一。它融合了三种不同的星云特征：一个发光的粉红色发射星云，一个寒冷的蓝色反射星云，以及将它分裂成三个区域的暗尘带。在星云内部，新生恒星正在形成，并释放出强烈的恒星风与辐射，雕刻着周围的气体，为我们揭示了大质量恒星是如何在诞生的同时塑造周围环境的。

在三叶星云的下方的是礁湖星云（Messier 8），它距地球约4000光年，同样是一个活跃的恒星诞生区。它的中心是一团年轻的大质量恒星，它们释放出的强烈辐射照亮了周围气体。礁湖星云为天文学家研究恒星形成的早期阶段提供了理想的实验场，从巨大分子云的坍缩、星团的聚集，以及新生恒星的反馈作用，多个过程都将得以清晰观测。

让全世界都能“读”宇宙

仅在运行的第一年内，薇拉·鲁宾天文台所采集的数据量就将超过以往所有光学天文台总和。在未来为期10年的观测计划中，薇拉·鲁宾天文台每晚将产生约20TB的数据，并将构建一个15PB的“天体目录数据库”。在10年的时间里，预计累计数据量将达到约500PB。在最终的数据集中，将包含数十亿个天体和数万亿次测量记录。

薇拉·鲁宾天文台将定期对外发布这些数据，全球科学家都可远程访问与使用，开展独立研究。这一开放共享机制不仅将支撑未来数十年的宇宙探索，还将推动无数意想不到的科学突破，加速我们对宇宙起源与演化的深刻理解。

#参考来源：

https://rubinobservatory.org

https://noirlab.edu/public/videos/noirlab2521a/

https://noirlab.edu/public/videos/noirlab2521b/

https://noirlab.edu/public/videos/noirlab2521c/

https://noirlab.edu/public/videos/noirlab2521d/

#图片来源：

封面图：NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory

首图：NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory/P. Horálek

视频来源：NOIRLabAstro