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【文/觀察者網(wǎng) 陳思佳】當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月23日，位于智利的薇拉·C·魯賓天文臺(tái)公布了其拍攝的首批圖像。在大約10個(gè)小時(shí)的測試觀測中，魯賓天文臺(tái)捕捉到了數(shù)百萬個(gè)星系和恒星以及數(shù)千顆小行星，還在太陽系中發(fā)現(xiàn)了2104顆此前從未被觀測到的小行星。

這座耗資8億美元的天文臺(tái)由美國國家科學(xué)基金會(huì)和美國能源部科學(xué)辦公室共同資助，坐落于智利帕穹山伊爾佩恩峰。天文臺(tái)以已故美國天文學(xué)家薇拉·魯賓的名字命名，她是星系旋轉(zhuǎn)曲線研究的先驅(qū)，為暗物質(zhì)研究作出了重要貢獻(xiàn)。預(yù)計(jì)天文臺(tái)將在今年晚些時(shí)候全面投入使用。

“新望遠(yuǎn)鏡有望發(fā)現(xiàn)數(shù)百億顆小行星、星系和恒星。”英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志23日發(fā)文稱，魯賓天文臺(tái)建成后，將開啟為期十年的“時(shí)空遺珍巡天”（LSST）項(xiàng)目，拍攝南半球星空的超高分辨率圖像。這座天文臺(tái)能夠以極快的速度收集數(shù)百億顆天體的數(shù)萬億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，這足以徹底改變天文學(xué)。

位于智利的薇拉·C·魯賓天文臺(tái) 魯賓天文臺(tái)網(wǎng)站

魯賓天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡采用了獨(dú)特的三鏡設(shè)計(jì)，光線從星空到達(dá)望遠(yuǎn)鏡后，首先照射到直徑8.4米的主鏡，然后反射到直徑3.4米的次鏡，最后返回直徑4.8米的三級(jí)鏡，并聚焦到天文臺(tái)的LSST相機(jī)上。美國亞利桑那大學(xué)的專家花了7年時(shí)間，才完成主鏡的打磨。

魯賓天文臺(tái)使用的LSST相機(jī)是世界上最大的數(shù)碼相機(jī)，它長1.7米，重2.8噸，分辨率高達(dá)32億像素。該相機(jī)擁有廣闊的視場，相當(dāng)于滿月面積的45倍。

盡管望遠(yuǎn)鏡和相機(jī)都非常龐大，但容納這些設(shè)備的巨型圓頂可以快速移動(dòng)，望遠(yuǎn)鏡可以每30秒拍攝一次圖像。魯賓天文臺(tái)還開發(fā)了先進(jìn)的軟件處理系統(tǒng)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)計(jì)算相機(jī)的指向，在覆蓋盡可能多的天空的同時(shí)避開云、衛(wèi)星等障礙物。

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》稱，魯賓天文臺(tái)的數(shù)據(jù)將通過專用光纖傳輸?shù)郊永Ｄ醽喼莸拿绹鳶LAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室，備份數(shù)據(jù)將傳輸?shù)椒▏陀臄?shù)據(jù)中心。SLAC的計(jì)算機(jī)將通過自動(dòng)化程序?qū)D像進(jìn)行初步分析，找出位置或亮度發(fā)生顯著變化的天體，并通過專業(yè)算法篩選出優(yōu)先級(jí)列表，發(fā)送給世界各地的天文臺(tái)。

魯賓天文臺(tái)估計(jì)，在LSST項(xiàng)目正式啟動(dòng)后，天文臺(tái)在第一年收集的數(shù)據(jù)量就將超過其他所有光學(xué)天文臺(tái)收集的數(shù)據(jù)總和。魯賓天文臺(tái)每晚將獲取大約20TB數(shù)據(jù)，在為期十年的任務(wù)中，數(shù)據(jù)處理將產(chǎn)生約500PB的數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)集將包含數(shù)十億個(gè)對(duì)象和數(shù)萬億次測量。

魯賓天文臺(tái)23日發(fā)布的首批圖像，已展現(xiàn)其強(qiáng)大的觀測能力。例如，其中一張圖像由7個(gè)小時(shí)內(nèi)拍攝的678張獨(dú)立圖像組合而成，它清晰地揭示了三葉星云和礁湖星云的氣體和塵埃云，這兩個(gè)星云與地球的距離都有數(shù)千光年。

這張圖像展示了三葉星云和礁湖星云的氣體和塵埃云 魯賓天文臺(tái)網(wǎng)站

圖像揭示的疏散星團(tuán)Messier 21、三葉星云（Messier 20）、疏散星團(tuán)Bochum 14和球狀星團(tuán)NGC 6544細(xì)節(jié) 魯賓天文臺(tái)網(wǎng)站

另一張宇宙圖像由1100多張獨(dú)立圖像組合制成，包含大約1000萬個(gè)星系，被魯賓天文臺(tái)命名為“宇宙寶箱”（The Cosmic Treasure Chest）。魯賓天文臺(tái)估計(jì)，在未來十年內(nèi)，他們有望捕捉大約200億個(gè)星系。

這張“宇宙寶箱”圖像捕捉到約1000萬個(gè)星系 魯賓天文臺(tái)網(wǎng)站

圖像的一部分放大后展示的細(xì)節(jié) 魯賓天文臺(tái)網(wǎng)站

魯賓天文臺(tái)還在聲明中稱，在約10個(gè)小時(shí)的測試觀測中，天文學(xué)家就在太陽系中發(fā)現(xiàn)了2104顆此前從未被觀測到的小行星，其中包括7顆近地小行星。

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志指出，在長達(dá)十年的任務(wù)中，LSST相機(jī)將多次對(duì)天空中的同一位置進(jìn)行觀測，因此天文學(xué)家能夠不斷組合同一天區(qū)的圖像。遙遠(yuǎn)、古老的天體可能非常黯淡，但通過成千上萬張圖像的堆疊，天文學(xué)家或許可以找到一些最古老的星系和恒星。

利用對(duì)超過170億顆恒星和200億個(gè)星系的顏色、形狀、位置和運(yùn)動(dòng)等細(xì)節(jié)的觀測，魯賓天文臺(tái)還有望制作出一份星表，幫助天文學(xué)家構(gòu)建更為詳細(xì)的早期宇宙圖景，并研究宇宙的演化。這對(duì)于魯賓天文臺(tái)的兩項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)——研究暗物質(zhì)和暗能量的性質(zhì)至關(guān)重要。

美國天文學(xué)家薇拉·C·魯賓是星系旋轉(zhuǎn)曲線研究的先驅(qū)。上世紀(jì)70年代起，魯賓和同事觀測了仙女座星系等旋渦星系的旋轉(zhuǎn)曲線，發(fā)現(xiàn)星系外圍恒星的旋轉(zhuǎn)速度與星系中心恒星的速度幾乎相同。

根據(jù)牛頓引力定律，如果星系中物質(zhì)存在的區(qū)域就是發(fā)光的區(qū)域，距離中心越遠(yuǎn)，速度應(yīng)該越小。但實(shí)際觀測結(jié)果并非如此，這意味著在這些星系中，除了可見的恒星和氣體之外，還存在大量不可見的物質(zhì)。魯賓的研究提供了暗物質(zhì)存在的重要證據(jù)。

自20世紀(jì)末宇宙加速膨脹被發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)界又意識(shí)到，傳統(tǒng)的引力理論與普通物質(zhì)成分無法解釋這一現(xiàn)象，因此引入了暗能量這一全新且神秘的宇宙成分。根據(jù)宇宙學(xué)觀測，科學(xué)家估計(jì)，目前宇宙中的物質(zhì)或能量中，暗能量占據(jù)68%，暗物質(zhì)占27%，普通物質(zhì)只占到約5%。

魯賓天文臺(tái)的LSST項(xiàng)目預(yù)計(jì)將從今年10月開始。美國SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)教授亞倫·魯?shù)侣ˋaron Roodman）表示：“魯賓天文臺(tái)可以使我們以一種全新的方式探索星系、銀河系中的恒星、太陽系中的天體。由于我們可以快速且頻繁地拍攝星空，它幾乎每晚都會(huì)檢測到數(shù)百萬個(gè)變化的天體?！?

魯?shù)侣J(rèn)為，這座天文臺(tái)有著巨大的潛力，可以幫助科學(xué)家探究暗能量，研究宇宙是如何加速膨脹的。

魯賓天文臺(tái)的物理學(xué)家利安娜·蓋伊（Leanne Guy）表示：“許多快速或瞬變的天體，只有恰好在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間指向恰當(dāng)?shù)姆较驎r(shí)，才能被大型天文臺(tái)觀測到。如今，我們還沒有真正完整、廣泛和深入地了解宇宙……從長遠(yuǎn)來看，我最興奮的是看到魯賓天文臺(tái)可以做出一些我們從未想過的事情。”

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