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(pán)點(diǎn)太陽(yáng)系，會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？如果我們連續(xù)10年觀測(cè)夜空中無(wú)數(shù)的變化，又會(huì)學(xué)到什么？

這些問(wèn)題是薇拉·魯賓天文臺(tái)（Vera C. Rubin Observatory）將要探索的眾多問(wèn)題中的一部分。薇拉·魯賓，這個(gè)名字對(duì)那些關(guān)注暗物質(zhì)的人來(lái)說(shuō)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(tái)以她命名的天文臺(tái)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(cè)所有會(huì)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(shí)間拍攝夜空的延時(shí)電影，記錄宇宙中的一切動(dòng)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(dòng)畫(huà)，呈現(xiàn)了薇拉·魯賓天文臺(tái)所拍攝的璀璨宇宙。畫(huà)面從兩個(gè)星系的特寫(xiě)開(kāi)始：左側(cè)是一個(gè)古老而寂靜的星系，右側(cè)則是一個(gè)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(gè)星辰與星系密布的宇宙景象。畫(huà)面呈現(xiàn)的是薇拉·魯賓天文臺(tái)拍攝的室女星系團(tuán)，視野范圍達(dá)14平方度。室女星系團(tuán)是一個(gè)距地球約5500萬(wàn)光年的龐大星系集合。這個(gè)超廣視圖中包含了約1000萬(wàn)個(gè)星系，而這僅僅占薇拉·魯賓天文臺(tái)在其為期十年的“時(shí)空遺珍巡天”（LSST）中預(yù)計(jì)拍攝的約200億個(gè)星系的0.05%。

隨后，畫(huà)面聚焦于圖像中最大的星系——梅西葉49，然后緩緩移動(dòng)至一個(gè)活動(dòng)頻繁的區(qū)域：那里不僅有一個(gè)星系三重并合事件，還有兩個(gè)大型旋渦星系以及一個(gè)稠密星系團(tuán)，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(tái)僅在7個(gè)夜晚內(nèi)完成了動(dòng)畫(huà)中所有觀測(cè)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(dòng)畫(huà)中所呈現(xiàn)的圖像由薇拉·魯賓天文臺(tái)用世界最大數(shù)碼相機(jī)——32億像素的LSST相機(jī)拍攝而成。

紛飛的星石

這段視頻展示了薇拉·魯賓天文臺(tái)首次以前所未有的規(guī)模，實(shí)時(shí)捕捉繞太陽(yáng)運(yùn)行的小天體的動(dòng)態(tài)。這部“宇宙電影”的首批畫(huà)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(gè)小行星，接著數(shù)量迅速增加，最終展示出的畫(huà)面是薇拉·魯賓天文臺(tái)探測(cè)到的數(shù)千顆全新的太空巖石。最后，畫(huà)面回到這些天體所處的狹小天空區(qū)域，提醒我們——這不過(guò)是宏大探索的開(kāi)端。

在這次成果中，薇拉·魯賓天文臺(tái)共發(fā)現(xiàn)2104顆全新的太陽(yáng)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(cè)到了約1800個(gè)已知天體（未包含于視頻中），使總探測(cè)數(shù)量接近4000顆。換句話說(shuō)，此次觀測(cè)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(tái)便發(fā)現(xiàn)了2104顆此前從未見(jiàn)過(guò)的小行星，而目前全球每年才發(fā)現(xiàn)約2萬(wàn)顆小行星。這種效率，將使我們對(duì)太陽(yáng)系中的移動(dòng)天體掌握得更全面、更及時(shí)。

在未來(lái)1~2年內(nèi)，魯賓預(yù)計(jì)將新增數(shù)百萬(wàn)顆小行星，遠(yuǎn)超我們目前已知的約145萬(wàn)顆。對(duì)于潛在威脅地球的天體，魯賓也將提供史上最及時(shí)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(cè)的積累，在接下來(lái)的十年里，這些在夜間發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)系小天體數(shù)量將擴(kuò)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(dòng)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(huà)面拉遠(yuǎn)至室女星系團(tuán)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(tuán)方向觀測(cè)到的，但它們實(shí)際上位于銀河系內(nèi)部。

在未來(lái)10年里，薇拉·魯賓天文臺(tái)預(yù)計(jì)將探測(cè)多達(dá)10萬(wàn)顆這樣的變星，它們的分布范圍可達(dá)百萬(wàn)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(cè)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(dòng)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(cè)量，它們就像是豎立于太空中的一個(gè)個(gè)“路標(biāo)”。

相比其他望遠(yuǎn)鏡，薇拉·魯賓天文臺(tái)擁有獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)：能在大范圍視野內(nèi)同步捕捉數(shù)以百計(jì)的微弱變星脈動(dòng)，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(cè)數(shù)據(jù)，為變星研究帶來(lái)史無(wú)前例的樣本規(guī)模和時(shí)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(shí)形狀與結(jié)構(gòu)，開(kāi)啟對(duì)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(tái)僅用7個(gè)多小時(shí)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(gè)發(fā)光的粉紅色發(fā)射星云，一個(gè)寒冷的藍(lán)色反射星云，以及將它分裂成三個(gè)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(qiáng)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(shí)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(gè)活躍的恒星誕生區(qū)。它的中心是一團(tuán)年輕的大質(zhì)量恒星，它們釋放出的強(qiáng)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(shí)驗(yàn)場(chǎng)，從巨大分子云的坍縮、星團(tuán)的聚集，以及新生恒星的反饋?zhàn)饔?/strong>，多個(gè)過(guò)程都將得以清晰觀測(cè)。

讓全世界都能“讀”宇宙

僅在運(yùn)行的第一年內(nèi)，薇拉·魯賓天文臺(tái)所采集的數(shù)據(jù)量就將超過(guò)以往所有光學(xué)天文臺(tái)總和。在未來(lái)為期10年的觀測(cè)計(jì)劃中，薇拉·魯賓天文臺(tái)每晚將產(chǎn)生約20TB的數(shù)據(jù)，并將構(gòu)建一個(gè)15PB的“天體目錄數(shù)據(jù)庫(kù)”。在10年的時(shí)間里，預(yù)計(jì)累計(jì)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(gè)天體和數(shù)萬(wàn)億次測(cè)量記錄。

薇拉·魯賓天文臺(tái)將定期對(duì)外發(fā)布這些數(shù)據(jù)，全球科學(xué)家都可遠(yuǎn)程訪問(wèn)與使用，開(kāi)展獨(dú)立研究。這一開(kāi)放共享機(jī)制不僅將支撐未來(lái)數(shù)十年的宇宙探索，還將推動(dòng)無(wú)數(shù)意想不到的科學(xué)突破，加速我們對(duì)宇宙起源與演化的深刻理解。

#參考來(lái)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(lái)源：

封面圖：NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory

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

視頻來(lái)源：NOIRLabAstro