【文/观察者网 陈思佳】当地时间6月23日，位于智利的薇拉·C·鲁宾天文台公布了其拍摄的首批图像。在大约10个小时的测试观测中，鲁宾天文台捕捉到了数百万个星系和恒星以及数千颗小行星，还在太阳系中发现了2104颗此前从未被观测到的小行星。
这座耗资8亿美元的天文台由美国国家科学基金会和美国能源部科学办公室共同资助，坐落于智利帕穹山伊尔佩恩峰。天文台以已故美国天文学家薇拉·鲁宾的名字命名，她是星系旋转曲线研究的先驱，为暗物质研究作出了重要贡献。预计天文台将在今年晚些时候全面投入使用。
“新望远镜有望发现数百亿颗小行星、星系和恒星。”英国《经济学人》杂志23日发文称，鲁宾天文台建成后，将开启为期十年的“时空遗珍巡天”（LSST）项目，拍摄南半球星空的超高分辨率图像。这座天文台能够以极快的速度收集数百亿颗天体的数万亿个数据点，这足以彻底改变天文学。
位于智利的薇拉·C·鲁宾天文台 鲁宾天文台网站
鲁宾天文台的望远镜采用了独特的三镜设计，光线从星空到达望远镜后，首先照射到直径8.4米的主镜，然后反射到直径3.4米的次镜，最后返回直径4.8米的三级镜，并聚焦到天文台的LSST相机上。美国亚利桑那大学的专家花了7年时间，才完成主镜的打磨。
鲁宾天文台使用的LSST相机是世界上最大的数码相机，它长1.7米，重2.8吨，分辨率高达32亿像素。该相机拥有广阔的视场，相当于满月面积的45倍。
尽管望远镜和相机都非常庞大，但容纳这些设备的巨型圆顶可以快速移动，望远镜可以每30秒拍摄一次图像。鲁宾天文台还开发了先进的软件处理系统，通过机器学习算法自动计算相机的指向，在覆盖尽可能多的天空的同时避开云、卫星等障碍物。
《经济学人》称，鲁宾天文台的数据将通过专用光纤传输到加利福尼亚州的美国SLAC国家加速器实验室，备份数据将传输到法国和英国的数据中心。SLAC的计算机将通过自动化程序对图像进行初步分析，找出位置或亮度发生显著变化的天体，并通过专业算法筛选出优先级列表，发送给世界各地的天文台。
鲁宾天文台估计，在LSST项目正式启动后，天文台在第一年收集的数据量就将超过其他所有光学天文台收集的数据总和。鲁宾天文台每晚将获取大约20TB数据，在为期十年的任务中，数据处理将产生约500PB的数据，最终数据集将包含数十亿个对象和数万亿次测量。
鲁宾天文台23日发布的首批图像，已展现其强大的观测能力。例如，其中一张图像由7个小时内拍摄的678张独立图像组合而成，它清晰地揭示了三叶星云和礁湖星云的气体和尘埃云，这两个星云与地球的距离都有数千光年。
这张图像展示了三叶星云和礁湖星云的气体和尘埃云 鲁宾天文台网站
图像揭示的疏散星团Messier 21、三叶星云（Messier 20）、疏散星团Bochum 14和球状星团NGC 6544细节 鲁宾天文台网站
另一张宇宙图像由1100多张独立图像组合制成，包含大约1000万个星系，被鲁宾天文台命名为“宇宙宝箱”（The Cosmic Treasure Chest）。鲁宾天文台估计，在未来十年内，他们有望捕捉大约200亿个星系。
这张“宇宙宝箱”图像捕捉到约1000万个星系 鲁宾天文台网站
图像的一部分放大后展示的细节 鲁宾天文台网站
鲁宾天文台还在声明中称，在约10个小时的测试观测中，天文学家就在太阳系中发现了2104颗此前从未被观测到的小行星，其中包括7颗近地小行星。
《经济学人》杂志指出，在长达十年的任务中，LSST相机将多次对天空中的同一位置进行观测，因此天文学家能够不断组合同一天区的图像。遥远、古老的天体可能非常黯淡，但通过成千上万张图像的堆叠，天文学家或许可以找到一些最古老的星系和恒星。
利用对超过170亿颗恒星和200亿个星系的颜色、形状、位置和运动等细节的观测，鲁宾天文台还有望制作出一份星表，帮助天文学家构建更为详细的早期宇宙图景，并研究宇宙的演化。这对于鲁宾天文台的两项关键任务——研究暗物质和暗能量的性质至关重要。
美国天文学家薇拉·C·鲁宾是星系旋转曲线研究的先驱。上世纪70年代起，鲁宾和同事观测了仙女座星系等旋涡星系的旋转曲线，发现星系外围恒星的旋转速度与星系中心恒星的速度几乎相同。
根据牛顿引力定律，如果星系中物质存在的区域就是发光的区域，距离中心越远，速度应该越小。但实际观测结果并非如此，这意味着在这些星系中，除了可见的恒星和气体之外，还存在大量不可见的物质。鲁宾的研究提供了暗物质存在的重要证据。
自20世纪末宇宙加速膨胀被发现以来，科学界又意识到，传统的引力理论与普通物质成分无法解释这一现象，因此引入了暗能量这一全新且神秘的宇宙成分。根据宇宙学观测，科学家估计，目前宇宙中的物质或能量中，暗能量占据68%，暗物质占27%，普通物质只占到约5%。
鲁宾天文台的LSST项目预计将从今年10月开始。美国SLAC国家加速器实验室的粒子物理学和天体物理学教授亚伦·鲁德曼（Aaron Roodman）表示：“鲁宾天文台可以使我们以一种全新的方式探索星系、银河系中的恒星、太阳系中的天体。由于我们可以快速且频繁地拍摄星空，它几乎每晚都会检测到数百万个变化的天体。”
鲁德曼认为，这座天文台有着巨大的潜力，可以帮助科学家探究暗能量，研究宇宙是如何加速膨胀的。
鲁宾天文台的物理学家利安娜·盖伊（Leanne Guy）表示：“许多快速或瞬变的天体，只有恰好在恰当的时间指向恰当的方向时，才能被大型天文台观测到。如今，我们还没有真正完整、广泛和深入地了解宇宙……从长远来看，我最兴奋的是看到鲁宾天文台可以做出一些我们从未想过的事情。”
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