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原作：Robert Lea

翻譯：張家媛

編排：鄧宇

后臺(tái)：李子琦

Vera C Rubin Observatory reveals 1st stunning images of the cosmos. Scientists are 'beyond excited about what's coming' | Space

魯賓天文臺(tái)拍攝的首張?zhí)幣窍祱F(tuán)全圖呈現(xiàn)出驚人的天體多樣性——從藍(lán)至紅的明亮恒星、臨近的藍(lán)色螺旋星系，到遙遠(yuǎn)的紅色星系團(tuán)——展現(xiàn)了魯賓觀測數(shù)據(jù)所支持的廣泛科學(xué)研究領(lǐng)域。（圖片來源：RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA）

隨著“時(shí)空遺產(chǎn)巡天計(jì)劃”（Legacy Survey of Space and Time, LSST）的啟動(dòng)，維拉·魯賓天文臺(tái)正式發(fā)布了首批圖像，標(biāo)志著其為期十年的觀測任務(wù)正式開啟。

LSST 將為天文學(xué)帶來革命性變革，其核心目標(biāo)之一是探索暗能量——這一推動(dòng)宇宙加速膨脹的神秘力量——以及暗物質(zhì)，這種占據(jù)宇宙約 85% 質(zhì)量、卻幾乎不可觀測的奇異物質(zhì)。

魯賓天文臺(tái)坐落于智利帕瓊山（Cerro Pachón）山頂，海拔約 1600 米（5200 英尺），每三晚就會(huì)對整個(gè)南半球夜空進(jìn)行一次完整掃描。這項(xiàng)觀測將成為迄今為止最廣泛、最持續(xù)的南天測繪計(jì)劃，由魯賓天文臺(tái)使用 8.4 米的西蒙尼巡天望遠(yuǎn)鏡（Simonyi Survey Telescope）和配備世界最大數(shù)碼相機(jī)——LSST 相機(jī)（LSSTCam）的系統(tǒng)共同完成。該相機(jī)體積堪比一輛小型汽車，是迄今為止建造的最大數(shù)字成像設(shè)備。

LSST 相機(jī)（LSSTCam）僅一張圖像所覆蓋的天區(qū)面積，相當(dāng)于天空中 45 個(gè)滿月的大小。上圖是天文臺(tái)拍攝的首張?zhí)幣窍祱F(tuán)圖像，這是一片距離地球約 5380 萬光年的巨大星系團(tuán)。圖像中呈現(xiàn)出大量星系與恒星，構(gòu)成了豐富的天體畫卷，充分展現(xiàn)了魯賓天文臺(tái)的觀測潛力，僅這一張圖像就包含了約一千萬個(gè)星系。

令人震撼的是，這一千萬個(gè)星系僅占魯賓天文臺(tái)在 LSST 巡天任務(wù)結(jié)束時(shí)預(yù)計(jì)觀測總數(shù)（約 200 億個(gè)星系）的 0.05%。事實(shí)上，在未來十年內(nèi)，魯賓天文臺(tái)預(yù)計(jì)將采集約 400 億個(gè)天體的數(shù)據(jù)。這意味著，人類將首次觀測到數(shù)量超過地球總?cè)丝诘奶祗w。

其中，許多天體是人類前所未見、首次被拍攝記錄下來的。而對于其中已知的天體，科學(xué)家們已在下方圖像中進(jìn)行了標(biāo)注。

魯賓天文臺(tái)首張圖像的注釋版本，標(biāo)出了部分觀測到的一千萬個(gè)星系。

（RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA）

意大利國家天體物理研究所（INAF）所長羅伯托·拉加佐尼（Roberto Ragazzoni）在一份聲明中表示：“維拉·魯賓天文臺(tái)將使我們對宇宙的觀測更加具有深度與動(dòng)態(tài)性?！?/p>

“借助這臺(tái)每三天即可對南天進(jìn)行一次全面掃描的 8 米級望遠(yuǎn)鏡，我們正步入‘天文電影攝影（astro-cinematography）’的時(shí)代，開啟了一種新的探索維度——時(shí)間。在這一維度中，我們將以全新的視角研究宇宙，而這得益于先進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用，使原本難以處理的海量數(shù)據(jù)得以分析與理解?！?/p>

只要它會(huì)動(dòng)，魯賓就能看到它

魯賓天文臺(tái)最令人驚嘆的能力之一，是其可以持續(xù)觀測那些亮度隨時(shí)間發(fā)生變化的天體，進(jìn)而構(gòu)建出“史上最偉大的宇宙影片”。這種獨(dú)特的能力得益于魯賓的超高速巡天能力——其掃描速度約為其他同類大型望遠(yuǎn)鏡的 10 到 100 倍。

它所觀測到的“瞬變源（transients）”將包括超過一億顆變星，這些恒星的亮度變化可能源自脈動(dòng)、熱不穩(wěn)定性，或是行星凌日——即行星從魯賓望遠(yuǎn)鏡與恒星之間穿過，遮擋部分星光。

魯賓還將觀測到數(shù)百萬顆大質(zhì)量恒星在生命終末發(fā)生的超新星爆發(fā)。它還將重點(diǎn)研究所謂的“Ia 型超新星”——這種超新星由白矮星在與伴星物質(zhì)交互過程中，因物質(zhì)過度累積而觸發(fā)失控的核爆炸。

Ia 型超新星因其亮度高度一致，常被稱為“標(biāo)準(zhǔn)燭光（standard candles）”，天文學(xué)家可以利用它們來測量宇宙尺度的距離。因此，魯賓也將在另一層面上推進(jìn)天文學(xué)研究——為科學(xué)家提供更加豐富且精確的宇宙距離數(shù)據(jù)。

在更接近地球的空間中，魯賓通過對天體亮度變化的觀測，也將幫助天文學(xué)家更清晰地了解小行星及其他小天體繞地軌道的運(yùn)動(dòng)。這將為 NASA 等航天機(jī)構(gòu)評估潛在威脅并開展小行星防御提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

“只要天空中有物體發(fā)生移動(dòng)或變化，魯賓天文臺(tái)就能探測到，并實(shí)時(shí)將信息分發(fā)給全球。”維拉·魯賓天文臺(tái) LSST 探測聯(lián)盟（LSST Discovery Alliance）董事會(huì)成員 Sara（Rosaria）Bonito 表示，“這意味著我們將能夠‘現(xiàn)場’觀察天文瞬變現(xiàn)象，從而有可能實(shí)現(xiàn)新的、往往出乎意料的天體物理發(fā)現(xiàn)。”

“魯賓將為我們呈現(xiàn)一部真正的多彩圖像‘電影’，持續(xù)整整十年。這部電影將使我們以前所未有的方式看待宇宙：不僅僅是靜態(tài)圖像，更是動(dòng)態(tài)演化的全過程?！?/p>

魯賓的力量體現(xiàn)在細(xì)節(jié)之中

在 6 月 23 日（周一）美東時(shí)間上午 11 點(diǎn)（北京時(shí)間當(dāng)晚 11 點(diǎn)）發(fā)布主圖像前數(shù)小時(shí)，魯賓團(tuán)隊(duì)提前公開了數(shù)張較小的“預(yù)覽圖像”，它們是主圖像中的局部區(qū)域。這使公眾得以一窺 LSST 相機(jī)所捕捉圖像的驚人細(xì)節(jié)。

斯坦福大學(xué)研究員、魯賓天文臺(tái)社區(qū)科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員 Andrés Alejandro Plazas Malagón 向 Space.com 表示：“這些搶先發(fā)布的圖像已經(jīng)彰顯了魯賓天文臺(tái)的獨(dú)特性，它正以前所未有的方式審視宇宙，讓夜空鮮活起來！” “這些預(yù)覽圖同時(shí)也展示出圖像處理軟件的強(qiáng)大與精密——也就是 LSST 科學(xué)處理流程（LSST Science Pipelines），正是它將原始圖像‘凈化’并優(yōu)化至如此高質(zhì)量?！?/p>

下方圖像展示了右上角的三裂星云（Trifid Nebula，編號 Messier 20 或 NGC 6514），其距離地球約 9000 光年；以及位于下方的礁湖星云（Lagoon Nebula，編號 Messier 8 或 NGC 6523），其距離估計(jì)為 4000 至 6000 光年。這些區(qū)域是氣體與塵埃云正在塌縮、孕育新恒星的恒星誕生區(qū)。

這張圖像由美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）和能源部（DOE）資助的維拉·魯賓天文臺(tái)在短短七個(gè)多小時(shí)內(nèi)拍攝的 678 張獨(dú)立圖像合成而成。通過這種多張圖像的合成，魯賓天文臺(tái)能夠清晰展現(xiàn)出原本較為微弱或幾乎看不見的細(xì)節(jié)，例如由氣體和塵埃構(gòu)成的三裂星云（圖右上方）和礁湖星云，這些星云距離地球數(shù)千光年之遙。（圖片來源：NSF-DOE 維拉·魯賓天文臺(tái)）

上述照片融合了魯賓天文臺(tái)在七個(gè)多小時(shí)觀測時(shí)間內(nèi)拍攝的 678 張獨(dú)立圖像。通過這種合成，魯賓能夠揭示出那些單張圖像難以捕捉的微弱細(xì)節(jié)，令星云中的氣體和塵埃云層展現(xiàn)得細(xì)致入微。

Plazas Malagón 表示：“三裂星云-礁湖星云圖像展示了這兩個(gè)被稱為‘恒星搖籃’的星云，突出表現(xiàn)了其中的氣體和塵埃區(qū)域，這幅圖是由大約 678 張單獨(dú)圖像合成而成的。令人印象深刻的是，LSST 相機(jī)的大視場一次性捕捉到了整個(gè)場景！”

下方圖像展示了魯賓天文臺(tái)對處女座星系團(tuán)總視野中的一小部分區(qū)域。圖中的明亮前景恒星距離較近，位于我們的銀河系內(nèi)；背景中則是比處女座星系團(tuán)更遙遠(yuǎn)的眾多星系。

圖像展示了美國國家科學(xué)基金會(huì)和能源部資助的維拉·魯賓天文臺(tái)對處女座星系團(tuán)整體視野中的一小部分。圖中明亮的恒星位于銀河系前景，而背景中則分布著眾多遙遠(yuǎn)的星系。

（圖片來源：NSF-DOE 維拉·魯賓天文臺(tái)）

下方圖像呈現(xiàn)了魯賓天文臺(tái)對處女座星系團(tuán)總體視野的另一小片區(qū)。圖像右下角清晰可見兩座顯著的螺旋星系；右上角則有三座星系正在發(fā)生碰撞與合并。

這張圖像展示了美國國家科學(xué)基金會(huì)和能源部資助的維拉·魯賓天文臺(tái)對處女座星系團(tuán)整體視野的又一小片區(qū)。圖中可見兩座顯著的螺旋星系（右下方）、三座正在合并的星系（右上方）、多個(gè)遙遠(yuǎn)星系群，以及大量銀河系內(nèi)的恒星。（圖片來源：NSF-DOE 維拉·魯賓天文臺(tái)）

此外，圖像還包含多個(gè)其他遙遠(yuǎn)星系群和豐富的銀河系恒星。這僅是其所源自整張圖像的五十分之一。

斯坦福大學(xué)研究員 Andrés Alejandro Plazas Malagón 表示：“其他預(yù)覽圖像展示了處女座星系團(tuán)的一小部分，該星系團(tuán)約包含 1000 個(gè)星系?；诖蠹s 10 小時(shí)的數(shù)據(jù)，我們已看到魯賓望遠(yuǎn)鏡捕捉最微弱天體的卓越能力，這將推動(dòng)非凡的科學(xué)研究。而這些圖像僅占 LSST 相機(jī)單幅視場約 2% 的區(qū)域！”

隨著這些圖像的發(fā)布，魯賓的下一重要進(jìn)展將是 LSST 正式啟動(dòng)，預(yù)計(jì)將在未來數(shù)月內(nèi)完成。

維拉·魯賓天文臺(tái) LSST 探測聯(lián)盟董事會(huì)成員 Sara（Rosaria）Bonito 表示：“維拉·魯賓天文臺(tái)及其首個(gè) LSST 項(xiàng)目，為新一代科研人員提供了獨(dú)一無二的機(jī)遇。它是對所有希望進(jìn)入科學(xué)領(lǐng)域者的偉大遺產(chǎn)，為天體物理學(xué)帶來了革命性工具，并提供了全新的數(shù)據(jù)解析技術(shù)?！?/p>

Bonito 補(bǔ)充道：“利用魯賓望遠(yuǎn)鏡可開展的天體物理研究極為多樣化：單次觀測任務(wù)就可覆蓋廣泛科學(xué)主題，既關(guān)乎銀河系，也涉及暗物質(zhì)、太陽系，甚至是天空中最不可預(yù)測的現(xiàn)象?！?/p>

未來十年的 LSST 任務(wù)將為魯賓天文臺(tái)及整個(gè)天文學(xué)領(lǐng)域帶來光明的前景。

Plazas Malagón 總結(jié)道：“這些預(yù)覽圖像同樣彰顯了用于圖像降噪和處理的 LSST 科學(xué)處理流程軟件的先進(jìn)性和強(qiáng)大功能。作為一名觀測宇宙學(xué)家，同時(shí)參與 LSST 科學(xué)處理流程和 LSST 相機(jī)特性的開發(fā)，我為即將到來的成果感到無比自豪與激動(dòng)！”

若想親自探索魯賓天文臺(tái)發(fā)布的首批圖像，可訪問維拉·魯賓天文臺(tái) SkyViewer page.。

責(zé)任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

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魯賓天文臺(tái)

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