科技日報記者 劉霞
“宇宙從未許諾會向我們袒露所有奧秘?！薄@是美國天文學(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——薇拉·C·魯賓天文臺（以下簡稱“魯賓天文臺”）即將睜開“眼睛”，為人類揭開更多宇宙奧秘。
這座耗資8.1億美元的天文臺由美國國家科學(xué)基金會與能源部運(yùn)營，坐落于智利帕穹山伊爾佩恩峰，預(yù)計今年年底全面投入使用。
英國《自然》網(wǎng)站在6月12日的報道中指出，這個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)家邁入激動人心的天體探測新階段。服役期間，魯賓天文臺將完成多項開創(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)百萬顆新太陽系天體、預(yù)警潛在威脅的近地天體，同時幫助科學(xué)家解碼銀河系的精妙結(jié)構(gòu)，從而徹底改變?nèi)藗儗μ栂?、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。這臺望遠(yuǎn)鏡搭載著當(dāng)今世界最大的“時空遺珍巡天”（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日的報道揭示了這臺望遠(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。主鏡和三級鏡由一整塊玻璃精密黏合而成，通過精妙設(shè)計的曲率引導(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，最后返回三級鏡并聚焦到LSST相機(jī)上。這種緊湊的同軸設(shè)計大大減少了機(jī)械振動，即使望遠(yuǎn)鏡以每40秒一次的頻率快速轉(zhuǎn)動，也能捕捉到清晰的影像。
這臺重達(dá)3噸的“巨無霸”相機(jī)配備了1.5米直徑的鏡頭，可通過6個濾鏡覆蓋9.6平方度的視場（大約是滿月面積的45倍）。其設(shè)計理念就是廣角、快速、深測，通過擴(kuò)大觀測范圍、提高拍攝頻率、增強(qiáng)成像細(xì)節(jié)，來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。
面對如此洶涌的數(shù)據(jù)洪流，團(tuán)隊開發(fā)了先進(jìn)的軟件處理系統(tǒng)，運(yùn)用統(tǒng)計分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠?qū)崟r比對新舊觀測圖像。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)能自動識別異?，F(xiàn)象，每晚可產(chǎn)生超過800萬條關(guān)于瞬變天體、移動物體等異?，F(xiàn)象的預(yù)警。全球天文學(xué)家將通過協(xié)作平臺篩選這些警報，及時追蹤超新星爆發(fā)、小行星飛越等重要天文事件。
探究暗物質(zhì)暗能量奧秘
魯賓天文臺肩負(fù)著揭開暗物質(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，卻用無形的引力之手操控著星系的運(yùn)轉(zhuǎn)。魯賓天文臺研究員斯蒂芬妮·德普解釋稱，實際上，是可見物質(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——這個推動宇宙加速膨脹的神秘力量的真面目。而通過追蹤200億個遙遠(yuǎn)星系的引力特征，魯賓天文臺將為解開這兩個宇宙最幽深的奧秘提供關(guān)鍵線索。
擴(kuò)展對銀河系和太陽系的理解
《科學(xué)美國人》6月12日的報道中表示，魯賓天文臺將開啟太陽系探索的新篇章。這臺強(qiáng)大的觀測設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)90%直徑超過140米的近地小行星，并在遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶識別數(shù)以萬計的新天體。這些發(fā)現(xiàn)將為理解行星起源和太陽系演化提供全新視角。
對銀河系的研究同樣將迎來革命性突破。通過精確測量數(shù)百萬顆恒星的運(yùn)動軌跡和物理特征，魯賓天文臺的數(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。
魯賓天文臺計劃在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)造天文觀測的新紀(jì)錄。
魯賓天文臺承諾將所有觀測數(shù)據(jù)——從校準(zhǔn)圖像到實時警報，免費(fèi)向全球科學(xué)界開放。這一開放政策打破了專業(yè)與業(yè)余的界限，讓全世界的天文愛好者都能參與到探索宇宙的征程中。
從監(jiān)測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)，到探索暗能量推動的宇宙膨脹……魯賓天文臺的觀測范圍幾乎涵蓋了可見光天文學(xué)的所有領(lǐng)域。它或許將成為人類有史以來建造的最強(qiáng)大天文臺，有望揭開那些最深邃的宇宙之謎。
