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科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

“宇宙從未許諾會(huì)向我們袒露所有奧秘?！薄@是美國(guó)天文學(xué)家薇拉·C·魯賓在自傳序言中留下的感慨。

而今，一座以她名字命名的天文臺(tái)——薇拉·C·魯賓天文臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“魯賓天文臺(tái)”）即將睜開(kāi)“眼睛”，為人類揭開(kāi)更多宇宙奧秘。

這座耗資8.1億美元的天文臺(tái)由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)與能源部運(yùn)營(yíng)，坐落于智利帕穹山伊爾佩恩峰，預(yù)計(jì)今年年底全面投入使用。

英國(guó)《自然》網(wǎng)站在6月12日的報(bào)道中指出，這個(gè)搭載了人類迄今最大數(shù)字相機(jī)的“宇宙之眼”將引領(lǐng)科學(xué)家邁入激動(dòng)人心的天體探測(cè)新階段。服役期間，魯賓天文臺(tái)將完成多項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性使命：繪制全景宇宙地圖、追蹤暗物質(zhì)蹤跡、發(fā)現(xiàn)數(shù)百萬(wàn)顆新太陽(yáng)系天體、預(yù)警潛在威脅的近地天體，同時(shí)幫助科學(xué)家解碼銀河系的精妙結(jié)構(gòu)，從而徹底改變?nèi)藗儗?duì)太陽(yáng)系、銀河系和宇宙的了解。

搭載迄今最大數(shù)字相機(jī)

魯賓天文臺(tái)的核心裝備——8.4米口徑的西蒙尼巡天望遠(yuǎn)鏡，每3天就能為南部天空繪制一幅全景畫卷。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡搭載著當(dāng)今世界最大的“時(shí)空遺珍巡天”（LSST）數(shù)字相機(jī)，其分辨率高達(dá)32億像素。

現(xiàn)代工程奇跡網(wǎng)站6月13日的報(bào)道揭示了這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的獨(dú)特構(gòu)造：它采用革命性的三鏡光學(xué)系統(tǒng)，將尖端玻璃工藝與精密機(jī)械完美融合。主鏡和三級(jí)鏡由一整塊玻璃精密黏合而成，通過(guò)精妙設(shè)計(jì)的曲率引導(dǎo)光線先投射到8.4米的主鏡，再反射至3.4米的凸面次鏡，最后返回三級(jí)鏡并聚焦到LSST相機(jī)上。這種緊湊的同軸設(shè)計(jì)大大減少了機(jī)械振動(dòng)，即使望遠(yuǎn)鏡以每40秒一次的頻率快速轉(zhuǎn)動(dòng)，也能捕捉到清晰的影像。

這臺(tái)重達(dá)3噸的“巨無(wú)霸”相機(jī)配備了1.5米直徑的鏡頭，可通過(guò)6個(gè)濾鏡覆蓋9.6平方度的視場(chǎng)（大約是滿月面積的45倍）。其設(shè)計(jì)理念就是廣角、快速、深測(cè)，通過(guò)擴(kuò)大觀測(cè)范圍、提高拍攝頻率、增強(qiáng)成像細(xì)節(jié)，來(lái)獲取前所未有的海量數(shù)據(jù)。

這套“三重奏”系統(tǒng)每晚將產(chǎn)生約20太字節(jié)的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡日產(chǎn)數(shù)據(jù)量的350倍。

面對(duì)如此洶涌的數(shù)據(jù)洪流，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的軟件處理系統(tǒng)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)比對(duì)新舊觀測(cè)圖像。加州大學(xué)戴維斯分校天文學(xué)家托尼·泰森教授表示，系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別異?，F(xiàn)象，每晚可產(chǎn)生超過(guò)800萬(wàn)條關(guān)于瞬變天體、移動(dòng)物體等異?，F(xiàn)象的預(yù)警。全球天文學(xué)家將通過(guò)協(xié)作平臺(tái)篩選這些警報(bào)，及時(shí)追蹤超新星爆發(fā)、小行星飛越等重要天文事件。

探究暗物質(zhì)和暗能量的奧秘

魯賓天文臺(tái)肩負(fù)著揭開(kāi)暗物質(zhì)神秘面紗的使命。魯賓本人畢生研究這種神秘物質(zhì)，這座天文臺(tái)也將繼續(xù)她未竟的事業(yè)。

暗物質(zhì)不發(fā)光、不反射電磁波，卻用無(wú)形的引力之手操控著星系的運(yùn)轉(zhuǎn)。魯賓天文臺(tái)研究員斯蒂芬妮·德普解釋稱，實(shí)際上，是可見(jiàn)物質(zhì)在追隨暗物質(zhì)的腳步。星系分布于天文學(xué)家所說(shuō)的由暗物質(zhì)細(xì)絲編織而成的宇宙網(wǎng)內(nèi)，暗物質(zhì)細(xì)絲通過(guò)引力捕獲恒星。

如果人們能繪制出這張宇宙網(wǎng)的藍(lán)圖，不但有望破解暗物質(zhì)本質(zhì)之謎，還將揭示暗能量——這個(gè)推動(dòng)宇宙加速膨脹的神秘力量的真面目。通過(guò)追蹤200億個(gè)遙遠(yuǎn)星系的引力特征，魯賓天文臺(tái)將為解開(kāi)這兩個(gè)宇宙最幽深的奧秘提供關(guān)鍵線索。

擴(kuò)展對(duì)銀河系和太陽(yáng)系的理解

《科學(xué)美國(guó)人》6月12日的報(bào)道中表示，魯賓天文臺(tái)將開(kāi)啟太陽(yáng)系探索的新篇章。這臺(tái)強(qiáng)大的觀測(cè)設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)90%直徑超過(guò)140米的近地小行星，并在遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶識(shí)別數(shù)以萬(wàn)計(jì)的新天體。這些發(fā)現(xiàn)將為理解行星起源和太陽(yáng)系演化提供全新視角。

對(duì)銀河系的研究同樣將迎來(lái)革命性突破。通過(guò)精確測(cè)量數(shù)百萬(wàn)顆恒星的運(yùn)動(dòng)軌跡和物理特征，魯賓天文臺(tái)的數(shù)據(jù)將幫助銀河系考古學(xué)家重構(gòu)星系波瀾壯闊的演化史。斯坦福大學(xué)銀河系考古學(xué)家克里斯蒂安·阿甘澤表示，這些珍貴數(shù)據(jù)將成為研究銀河系歷史的金鑰匙。

魯賓天文臺(tái)計(jì)劃在6月23日向世界展示其拍攝的首張全彩星空照片。這張照片將以前所未有的清晰度呈現(xiàn)數(shù)量驚人的恒星，并將創(chuàng)造天文觀測(cè)的新紀(jì)錄。

魯賓天文臺(tái)承諾將所有觀測(cè)數(shù)據(jù)——從校準(zhǔn)圖像到實(shí)時(shí)警報(bào)，免費(fèi)向全球科學(xué)界開(kāi)放。這一開(kāi)放政策打破了專業(yè)與業(yè)余的界限，讓全世界的天文愛(ài)好者都能參與到探索宇宙的征程中。

從監(jiān)測(cè)可能威脅地球安全的小行星，到搜尋褐矮星這類“失敗的恒星”；從解析暗物質(zhì)編織的宇宙網(wǎng)，到探索暗能量推動(dòng)的宇宙膨脹……魯賓天文臺(tái)的觀測(cè)范圍幾乎涵蓋了可見(jiàn)光天文學(xué)的所有領(lǐng)域。它或許將成為人類有史以來(lái)建造的最強(qiáng)大天文臺(tái)，有望揭開(kāi)那些最深邃的宇宙之謎。

責(zé)編：李傳新

一審：李傳新

二審：段涵敏

三審：楊又華

來(lái)源：中國(guó)科技網(wǎng)