魯賓天文台發佈首批圖像 英媒：細節前所未有，新望遠鏡可能改變天文學

【文/觀察者網 陳思佳】當地時間6月23日，位於智利的薇拉·C·魯賓天文台公佈了其拍攝的首批圖像。在大約10個小時的測試觀測中，魯賓天文台捕捉到了數百萬個星系和恆星以及數千顆小行星，還在太陽系中發現了2104顆此前從未被觀測到的小行星。

這座耗資8億美元的天文台由美國國家科學基金會和美國能源部科學辦公室共同資助，坐落於智利帕穹山伊爾佩恩峯。天文台以已故美國天文學家薇拉·魯賓的名字命名，她是星系旋轉曲線研究的先驅，為暗物質研究作出了重要貢獻。預計天文台將在今年晚些時候全面投入使用。

“新望遠鏡有望發現數百億顆小行星、星系和恆星。”英國《經濟學人》雜誌23日發文稱，魯賓天文台建成後，將開啓為期十年的“時空遺珍巡天”（LSST）項目，拍攝南半球星空的超高分辨率圖像。這座天文台能夠以極快的速度收集數百億顆天體的數萬億個數據點，這足以徹底改變天文學。

位於智利的薇拉·C·魯賓天文台 魯賓天文台網站

魯賓天文台的望遠鏡採用了獨特的三鏡設計，光線從星空到達望遠鏡後，首先照射到直徑8.4米的主鏡，然後反射到直徑3.4米的次鏡，最後返回直徑4.8米的三級鏡，並聚焦到天文台的LSST相機上。美國亞利桑那大學的專家花了7年時間，才完成主鏡的打磨。

魯賓天文台使用的LSST相機是世界上最大的數碼相機，它長1.7米，重2.8噸，分辨率高達32億像素。該相機擁有廣闊的視場，相當於滿月面積的45倍。

儘管望遠鏡和相機都非常龐大，但容納這些設備的巨型圓頂可以快速移動，望遠鏡可以每30秒拍攝一次圖像。魯賓天文台還開發了先進的軟件處理系統，通過機器學習算法自動計算相機的指向，在覆蓋儘可能多的天空的同時避開雲、衞星等障礙物。

《經濟學人》稱，魯賓天文台的數據將通過專用光纖傳輸到加利福尼亞州的美國SLAC國家加速器實驗室，備份數據將傳輸到法國和英國的數據中心。SLAC的計算機將通過自動化程序對圖像進行初步分析，找出位置或亮度發生顯著變化的天體，並通過專業算法篩選出優先級列表，發送給世界各地的天文台。

魯賓天文台估計，在LSST項目正式啓動後，天文台在第一年收集的數據量就將超過其他所有光學天文台收集的數據總和。魯賓天文台每晚將獲取大約20TB數據，在為期十年的任務中，數據處理將產生約500PB的數據，最終數據集將包含數十億個對象和數萬億次測量。

魯賓天文台23日發佈的首批圖像，已展現其強大的觀測能力。例如，其中一張圖像由7個小時內拍攝的678張獨立圖像組合而成，它清晰地揭示了三葉星雲和礁湖星雲的氣體和塵埃雲，這兩個星雲與地球的距離都有數千光年。

這張圖像展示了三葉星雲和礁湖星雲的氣體和塵埃雲 魯賓天文台網站

圖像揭示的疏散星團Messier 21、三葉星雲（Messier 20）、疏散星團Bochum 14和球狀星團NGC 6544細節 魯賓天文台網站

另一張宇宙圖像由1100多張獨立圖像組合製成，包含大約1000萬個星系，被魯賓天文台命名為“宇宙寶箱”（The Cosmic Treasure Chest）。魯賓天文台估計，在未來十年內，他們有望捕捉大約200億個星系。

這張“宇宙寶箱”圖像捕捉到約1000萬個星系 魯賓天文台網站

圖像的一部分放大後展示的細節 魯賓天文台網站

魯賓天文台還在聲明中稱，在約10個小時的測試觀測中，天文學家就在太陽系中發現了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。

《經濟學人》雜誌指出，在長達十年的任務中，LSST相機將多次對天空中的同一位置進行觀測，因此天文學家能夠不斷組合同一天區的圖像。遙遠、古老的天體可能非常黯淡，但通過成千上萬張圖像的堆疊，天文學家或許可以找到一些最古老的星系和恆星。

利用對超過170億顆恆星和200億個星系的顏色、形狀、位置和運動等細節的觀測，魯賓天文台還有望製作出一份星表，幫助天文學家構建更為詳細的早期宇宙圖景，並研究宇宙的演化。這對於魯賓天文台的兩項關鍵任務——研究暗物質和暗能量的性質至關重要。

美國天文學家薇拉·C·魯賓是星系旋轉曲線研究的先驅。上世紀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曲線，發現星系外圍恆星的旋轉速度與星系中心恆星的速度幾乎相同。

根據牛頓引力定律，如果星系中物質存在的區域就是發光的區域，距離中心越遠，速度應該越小。但實際觀測結果並非如此，這意味着在這些星系中，除了可見的恆星和氣體之外，還存在大量不可見的物質。魯賓的研究提供了暗物質存在的重要證據。

自20世紀末宇宙加速膨脹被發現以來，科學界又意識到，傳統的引力理論與普通物質成分無法解釋這一現象，因此引入了暗能量這一全新且神秘的宇宙成分。根據宇宙學觀測，科學家估計，目前宇宙中的物質或能量中，暗能量佔據68%，暗物質佔27%，普通物質只佔到約5%。

魯賓天文台的LSST項目預計將從今年10月開始。美國SLAC國家加速器實驗室的粒子物理學和天體物理學教授亞倫·魯德曼（Aaron Roodman）表示：“魯賓天文台可以使我們以一種全新的方式探索星系、銀河系中的恆星、太陽系中的天體。由於我們可以快速且頻繁地拍攝星空，它幾乎每晚都會檢測到數百萬個變化的天體。”

魯德曼認為，這座天文台有着巨大的潛力，可以幫助科學家探究暗能量，研究宇宙是如何加速膨脹的。

魯賓天文台的物理學家利安娜·蓋伊（Leanne Guy）表示：“許多快速或瞬變的天體，只有恰好在恰當的時間指向恰當的方向時，才能被大型天文台觀測到。如今，我們還沒有真正完整、廣泛和深入地瞭解宇宙……從長遠來看，我最興奮的是看到魯賓天文台可以做出一些我們從未想過的事情。”

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