銀河系是如何形成的？暗能量和暗物質(zhì)的本質(zhì)是什么？如果我們?nèi)姹P點太陽系，會發(fā)現(xiàn)什么？如果我們連續(xù)10年觀測夜空中無數(shù)的變化，又會學(xué)到什么？

這些問題是薇拉·魯賓天文臺（Vera C. Rubin Observatory）將要探索的眾多問題中的一部分。薇拉·魯賓，這個名字對那些關(guān)注暗物質(zhì)的人來說并不陌生。正是她的工作為暗物質(zhì)的存在提供了令人信服的證據(jù)。這臺以她命名的天文臺位于智利帕穹山伊爾佩恩峰，它將每晚持續(xù)系統(tǒng)性地掃描天空，監(jiān)測所有會發(fā)生變化的天體——比如可能威脅地球的小行星，爆炸中的恒星，以及突然變亮的星系核心等。它將用10年時間拍攝夜空的延時電影，記錄宇宙中的一切動態(tài)變化。

現(xiàn)在，它剛剛發(fā)布了首批圖像，展示了前所未有規(guī)模的宇宙現(xiàn)象。

宇宙的寶箱

這段由1100多張照片制作而成的動畫，呈現(xiàn)了薇拉·魯賓天文臺所拍攝的璀璨宇宙。畫面從兩個星系的特寫開始：左側(cè)是一個古老而寂靜的星系，右側(cè)則是一個明亮的、閃耀著新生恒星光芒的風(fēng)車星系。

隨著視野逐漸拉遠(yuǎn)，展現(xiàn)出更多形狀各異、大小不一、色彩斑斕的星系。繼續(xù)放大，我們看到一個星辰與星系密布的宇宙景象。畫面呈現(xiàn)的是薇拉·魯賓天文臺拍攝的室女星系團，視野范圍達(dá)14平方度。室女星系團是一個距地球約5500萬光年的龐大星系集合。這個超廣視圖中包含了約1000萬個星系，而這僅僅占薇拉·魯賓天文臺在其為期十年的“時空遺珍巡天”（LSST）中預(yù)計拍攝的約200億個星系的0.05%。

隨后，畫面聚焦于圖像中最大的星系——梅西葉49，然后緩緩移動至一個活動頻繁的區(qū)域：那里不僅有一個星系三重并合事件，還有兩個大型旋渦星系以及一個稠密星系團，它們散布在恒星與遙遠(yuǎn)星系交織的背景中。

薇拉·魯賓天文臺僅在7個夜晚內(nèi)完成了動畫中所有觀測數(shù)據(jù)的采集，是唯一能夠以如此速度、在如此寬廣的視野中呈現(xiàn)出如此豐富色彩與細(xì)節(jié)的設(shè)備。動畫中所呈現(xiàn)的圖像由薇拉·魯賓天文臺用世界最大數(shù)碼相機——32億像素的LSST相機拍攝而成。

紛飛的星石

這段視頻展示了薇拉·魯賓天文臺首次以前所未有的規(guī)模，實時捕捉繞太陽運行的小天體的動態(tài)。這部“宇宙電影”的首批畫面（共1185幀）呈現(xiàn)了大量小行星在靜止背景的恒星與星系之間穿行的景象。

起初，我們以清晰的細(xì)節(jié)看到幾個小行星，接著數(shù)量迅速增加，最終展示出的畫面是薇拉·魯賓天文臺探測到的數(shù)千顆全新的太空巖石。最后，畫面回到這些天體所處的狹小天空區(qū)域，提醒我們——這不過是宏大探索的開端。

在這次成果中，薇拉·魯賓天文臺共發(fā)現(xiàn)2104顆全新的太陽系小行星，其中包括：

• 7顆近地天體

• 11顆木星-特洛伊族小行星

• 9顆海王星外天體

此外，它還重新探測到了約1800個已知天體（未包含于視頻中），使總探測數(shù)量接近4000顆。換句話說，此次觀測中的多數(shù)天體都是首次發(fā)現(xiàn)！

在短短7晚內(nèi)，薇拉·魯賓天文臺便發(fā)現(xiàn)了2104顆此前從未見過的小行星，而目前全球每年才發(fā)現(xiàn)約2萬顆小行星。這種效率，將使我們對太陽系中的移動天體掌握得更全面、更及時。

在未來1~2年內(nèi)，魯賓預(yù)計將新增數(shù)百萬顆小行星，遠(yuǎn)超我們目前已知的約145萬顆。對于潛在威脅地球的天體，魯賓也將提供史上最及時的預(yù)警系統(tǒng)，并將是我們尋找星際訪客（如奧陌陌）的最佳利器。隨著每天觀測的積累，在接下來的十年里，這些在夜間發(fā)現(xiàn)的太陽系小天體數(shù)量將擴展至現(xiàn)有的近4倍。

星辰的韻律

在這段視頻中，薇拉·魯賓首次展示了46顆天琴RR型變星——這類恒星以穩(wěn)定的周期性脈動而聞名。視頻首先聚焦三顆變星，展示它們亮度的微妙變化，隨后畫面拉遠(yuǎn)至室女星系團南部區(qū)域，在那里，更多其他變星的光芒得以顯現(xiàn)。盡管這些恒星是在室女星系團方向觀測到的，但它們實際上位于銀河系內(nèi)部。

在未來10年里，薇拉·魯賓天文臺預(yù)計將探測多達(dá)10萬顆這樣的變星，它們的分布范圍可達(dá)百萬光年。這將幫助天文學(xué)家繪制出銀河系邊緣乃至銀暈。

雖然乍看之下，天琴RR型變星的外表并不華麗，但它們卻是測量銀河磁星系的尺度和形狀的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。由于這些變星的亮度與脈動周期之間關(guān)系明確，科學(xué)家可以借助它們進(jìn)行精準(zhǔn)的距離測量，它們就像是豎立于太空中的一個個“路標(biāo)”。

相比其他望遠(yuǎn)鏡，薇拉·魯賓天文臺擁有獨一無二的優(yōu)勢：能在大范圍視野內(nèi)同步捕捉數(shù)以百計的微弱變星脈動，而且可以追蹤至極遠(yuǎn)的銀河系邊緣。每顆變星將獲得近千次觀測數(shù)據(jù)，為變星研究帶來史無前例的樣本規(guī)模和時間精度。借助這些數(shù)據(jù)，我們將更清晰地勾勒出銀河系的真實形狀與結(jié)構(gòu)，開啟對銀河結(jié)構(gòu)的全新探索。

雙星云之境

在這段視頻中，薇拉·魯賓天文臺僅用7個多小時就完成了678次曝光，呈現(xiàn)了包含三葉星云（上方）與礁湖星云所在區(qū)域的細(xì)節(jié)。

三葉星云（Messier 20）位于人馬座，距地球約5000光年，是夜空中最引人注目的天體之一。它融合了三種不同的星云特征：一個發(fā)光的粉紅色發(fā)射星云，一個寒冷的藍(lán)色反射星云，以及將它分裂成三個區(qū)域的暗塵帶。在星云內(nèi)部，新生恒星正在形成，并釋放出強烈的恒星風(fēng)與輻射，雕刻著周圍的氣體，為我們揭示了大質(zhì)量恒星是如何在誕生的同時塑造周圍環(huán)境的。

在三葉星云的下方的是礁湖星云（Messier 8），它距地球約4000光年，同樣是一個活躍的恒星誕生區(qū)。它的中心是一團年輕的大質(zhì)量恒星，它們釋放出的強烈輻射照亮了周圍氣體。礁湖星云為天文學(xué)家研究恒星形成的早期階段提供了理想的實驗場，從巨大分子云的坍縮、星團的聚集，以及新生恒星的反饋作用，多個過程都將得以清晰觀測。

讓全世界都能“讀”宇宙

僅在運行的第一年內(nèi)，薇拉·魯賓天文臺所采集的數(shù)據(jù)量就將超過以往所有光學(xué)天文臺總和。在未來為期10年的觀測計劃中，薇拉·魯賓天文臺每晚將產(chǎn)生約20TB的數(shù)據(jù)，并將構(gòu)建一個15PB的“天體目錄數(shù)據(jù)庫”。在10年的時間里，預(yù)計累計數(shù)據(jù)量將達(dá)到約500PB。在最終的數(shù)據(jù)集中，將包含數(shù)十億個天體和數(shù)萬億次測量記錄。

薇拉·魯賓天文臺將定期對外發(fā)布這些數(shù)據(jù)，全球科學(xué)家都可遠(yuǎn)程訪問與使用，開展獨立研究。這一開放共享機制不僅將支撐未來數(shù)十年的宇宙探索，還將推動無數(shù)意想不到的科學(xué)突破，加速我們對宇宙起源與演化的深刻理解。

#參考來源：

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/

#圖片來源：

封面圖：NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory

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

視頻來源：NOIRLabAstro