由英國貝爾法斯特女王大學牽頭的全球多國天文學家近日在《天文學雜志》公布研究結果，一座全新天文設施預計在今年晚些時候上線后，將探測到數百萬個新的太陽系天體。

這就是美國國家科學基金會與能源部共同支持的薇拉·C·魯賓天文臺，有望徹底革新人們對太陽系“小天體”——小行星、彗星和其他矮行星的認知。

薇拉·C·魯賓天文臺的LSST相機將探測到的小行星和其他天體可視化。圖片來源：Sorcha.space/華盛頓大學

魯賓天文臺位于智利北部的帕瓊山脊，所配備的8.4米口徑西蒙巡天望遠鏡具有獨特的三鏡面設計，每隔幾個晚上就能完成對整個可見天空的巡測。它的核心是全球最大的數字相機——32億像素的“時空遺珍巡天”（LSST）相機。該相機通過6種濾鏡覆蓋9.6平方度的視場，面積大約是滿月的45倍。

總之，這套“寬-快-深”系統每晚將產生20太字節數據，在未來10年里制作前所未有的宇宙延時“電影”，并為太陽系繪圖提供強大的數據集。

貝爾法斯特女王大學準教授Meg Schwamb領導的天文學家團隊開發了Sorcha。這是一款創新的開源軟件，用于預測可能的新發現。Sorcha是首個端到端模擬器，能接入魯賓天文臺的觀測時間表，結合當前對太陽系及其小天體分布的最佳模型，模擬魯賓天文臺在圖像中探測天體的過程。

“像Sorcha這樣精準的模擬軟件至關重要。”Schwamb表示，“它能告訴我們魯賓天文臺將有哪些發現，并幫助我們解讀數據。我們對太陽系天體的認知即將呈指數級增長。”

除八大行星外，太陽系還存在大量小天體，它們在45億年前與行星一起形成。許多小天體自太陽系誕生以來基本保持不變，堪稱太陽系早期的“化石記錄”。通過研究它們的軌道、大小和成分，天文學家可以重構行星形成、遷移和演化過程。

這些數量達數千萬的天體，為研究地球水和有機物質的來源、巨行星對行星軌道的重塑，以及近地天體帶來的潛在風險等提供了重要窗口。

魯賓天文臺不僅能發現新的小天體，還將使用不同的光學濾鏡對其進行多次觀測，揭示它們的表面顏色。過去的太陽系巡天通常僅使用單一濾鏡。

“有了LSST的太陽系天體目錄，我們的工作就像從單調的黑白電視邁向絢麗的彩色電視時代。”貝爾法斯特女王大學博士生Joe Murtagh說，“令人興奮的是，我們預計將探測到數百萬個新的太陽系天體，其中大部分會在最初幾年的巡天中被發現。”

研究團隊模擬顯示，魯賓天文臺將繪制12.7萬個近地天體，并能探測到70%以上直徑超過140米的潛在危險天體，使未被發現的災難性小行星撞擊風險至少降低一半；超500萬個主帶小行星，在巡天前幾年內為約1/3的小行星提供精確的顏色和自轉數據；10.9萬個木星特洛伊小行星，這些天體是行星形成時期最原始的物質之一；3.7萬個海王星外天體以及約1500至2000個半人馬天體，LSST將首次提供半人馬天體及其向彗星過渡階段的詳細視圖。

Sorcha團隊成員、美國華盛頓大學教授Mario Juric表示，魯賓天文臺的LSST是填補太陽系認知空白千載難逢的機會。“我們的模擬顯示，魯賓天文臺將使已知小天體數量擴大4至9倍，提供前所未有的軌道、顏色和光變曲線數據。借助這些數據，我們將更新太陽系形成的教科書，并大幅提高發現甚至可能偏轉威脅地球的小行星的能力。”

魯賓天文臺計劃在6月23日的“第一次觀察”活動上公布首批震撼圖像，讓世界提前領略其巡測能力。全面的科學觀測計劃則于今年晚些時候啟動。

相關論文信息：https://doi.org/10.3847/1538-3881/add685