這張圖片展示了魯賓天文臺拍攝的室女座星系團完整視場中的另一小塊區(qū)域。圖中可以看到：兩個顯著的旋渦星系（位于右下角）、三個正在合并的星系（位于右上角）、幾群遙遠的星系，以及我們銀河系中的許多恒星等許多有趣的天體。（來源：魯賓天文臺官網）

如果說哈勃望遠鏡是人類窺探宇宙的“單筒望遠鏡”，那么在6月23日，這部“電影機”級別的觀天巨眼終于啟動了：坐落于智利安第斯山脈之巔的維拉·C·魯賓天文臺（Vera C. Rubin Observatory）正式發(fā)布了它的第一批宇宙圖像。

這臺被譽為“史上最強數(shù)碼相機”的設備，即將啟動其長達十年的宇宙巡天任務，準備為我們呈現(xiàn)一部前所未有的“宇宙紀錄大片”。

一部連播十年的宇宙大片

傳統(tǒng)望遠鏡拍的照片就像老式的相冊，是靜態(tài)的、瞬時的。但魯賓天文臺不同，它可以每三天掃描一次南半球的夜空，連續(xù)十年不間斷拍攝，記錄下宇宙的“時間流動”，這也是魯賓天文臺的核心使命“時空遺產巡天”（Legacy Survey of Space and Time, LSST），將在今年下半年啟動。

Vera Rubin 相機由美國能源部的 SLAC 國家加速器實驗室制造，它的像素高達32億（是iPhone 16 Pro攝像頭的67倍），而要完整展示它拍攝的一張照片，則需要用400塊超高清電視屏幕拼接起來才能實現(xiàn)。（來源：魯賓天文臺官網）

簡單來說，魯賓天文臺就像用一臺超級攝像機，以極高的幀率，連續(xù)不斷地為宇宙拍攝一部超高清延時電影。

而這部“電影”的主角，是宇宙中一切正在發(fā)生變化的事物。從太陽系內悄然掠過的小行星，到銀河系中亮度忽明忽暗的脈動變星，再到遙遠宇宙中恒星生命終結時那璀璨的超新星爆發(fā)。這部電影的意義，在于它將首次揭示宇宙的“時間維度”。

這張圖片在短短七個多小時由拍攝的678張獨立圖像合成。通過這種圖像合并的方式，可以清晰地揭示出那些原本暗淡或不可見的細節(jié)，例如構成三葉星云（位于右上方）和礁湖星云（位于下方中部）的氣體和塵埃云，而這兩個星云距離地球有數(shù)千光年之遙。（來源：魯賓天文臺官網）

此次發(fā)布的測試圖像，僅僅是天文臺測試階段10小時觀測的成果，但已經讓我們窺見了這部大片的冰山一角。

其中一張照片，如同一場粉色與藍色交織的宇宙盛宴，將數(shù)千光年外的恒星“育兒所”——三葉星云和礁湖星云的夢幻景象盡收眼底。值得一提的是，這張照片實際上由678張獨立的照片疊加而成，它們是魯賓天文臺在7個多小時拍攝的。這種處理方式，讓那些原本淹沒在背景噪聲中的、極其暗淡的氣體和塵埃云顯現(xiàn)出來，以前所未有的細節(jié)揭示了恒星誕生的復雜過程。

魯賓天文臺圖像標注版，展示了其首張照片捕捉到的一千萬個星系中的部分星系。（來源：魯賓天文臺官網）

而另一張照片則更加震撼，它一次性捕捉了室女座星系團及其周邊的約一千萬個星系，展示了魯賓天文臺無與倫比的“廣角”能力。不過，這還僅僅是它單次曝光視場的一小部分，未來十年，它將拍攝到約200億個星系和約400億個天體，人類歷史上第一次，我們觀測到的天體數(shù)量將超過地球上的人口總數(shù)。

魯賓科學平臺使用界面的一個可視化展示，背景圖像為玫瑰星云。（來源：魯賓天文臺官網）

魯賓天文臺不僅能拍得清還拍得快，比很多同類望遠鏡快10到100倍。天文臺的望遠鏡和穹頂能夠快速重新定位，使其每晚能拍攝約1000張圖像，每張曝光約30秒，間隔僅數(shù)秒。每晚產生的數(shù)據(jù)量高達20T，并將觸發(fā)多達1000萬次關于天體變化的實時警報，分發(fā)給全世界的科學家。我們正進入“天文電影學”時代，用一種全新的視角探索宇宙。

站在巨人肩膀上的“觀天巨眼”

要制作如此宏大的宇宙電影，需要的不僅僅是決心，更是一代代技術積累的結晶，以及一個完美的舞臺。

魯賓天文臺的西蒙尼巡天望遠鏡正在為穹頂內的校準工作做準備?？茖W家們利用左側的白色屏幕和一個均勻光源，來測量LSST相機32億像素之間的響應差異。這些差異源于探測器制造過程中的固有偏差，而非我們從太空中收集到的光線本身的變化?？茖W家們將利用通過這塊屏幕收集到的校準信息，來分辨這些制造偏差在最終科學數(shù)據(jù)中造成的影響。（來源：魯賓天文臺官網）

魯賓天文臺的成功并非憑空而來，它站在了巨人的肩膀上。從開啟現(xiàn)代大規(guī)模巡天時代的斯隆數(shù)字巡天（SDSS），到作為其“探路先鋒”的暗能量相機（DECam），再到太空中的銀河測繪師蓋亞（Gaia）探測器，人類制造的“巨眼”像素越來越高，視野越來越廣。每一次升級，都代表著我們觀測宇宙的范式轉變——從靜態(tài)的“拍照存檔”，邁向動態(tài)的“實時監(jiān)控”。

位于智利安第斯山脈的帕穹山之巔的魯賓天文臺（來源：魯賓天文臺官網）

而要實現(xiàn)這終極一步，除了擁有32億像素的史上最大相機，還需要一個完美的舞臺。魯賓天文臺選址于智利安第斯山脈的帕穹山之巔，這里海拔近2700米，擁有天文學家夢寐以求的條件：海拔高、空氣干燥、遠離城鎮(zhèn)光污染。

干燥的空氣能最大限度地減少水汽對星光的吸收和擾動，而極致的黑暗則是捕捉來自宇宙億萬光年外微弱光子的前提。為了維護這份“神圣的黑暗”，天文臺有著近乎嚴苛的規(guī)定：夜間上下山的車輛禁止使用遠光燈，工程團隊會像“捉鬼”一樣清除穹頂內外任何一個多余的LED燈或其他雜散光源。因為對于魯賓天文臺而言，來自宇宙深處的星光，就足夠了。

從尋找“第九行星”到保衛(wèi)地球家園

長曝光鏡頭下，智利帕穹山之巔，魯賓天文臺靜靜矗立，背后是斗轉星移繪就的璀璨星軌。（來源：魯賓天文臺官網）

這部宇宙大片將首先為我們解答家門口的謎題。一個縈繞天文學家心頭的疑問是：太陽系是否存在遙遠的“第九大行星”？科學家們相信，如果它真的存在，魯賓天文臺將在第一年內就找到它的蹤跡。

同時，它也是地球的“哨兵”，通過高效掃描，它在前兩年發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量就可能超過過去200年的總和，將那些潛在的“殺手小行星”納入監(jiān)控。

如果視線再放遠一些，魯賓天文臺將把我們對銀河系的認知邊界從16萬光年推至驚人的120萬光年，清晰描繪出銀河系吞噬其他星系后留下的“星辰墓地”，并找到那些暗淡的、幸存的衛(wèi)星星系。

宇宙由三個組成部分組成：正常或可見物質 （5%）、暗物質 （27%） 和暗能量 （68%）。（圖片來源：NASA）

更進一步，魯賓天文臺將直面現(xiàn)代物理學的兩大終極謎題：暗物質與暗能量。這兩種神秘的存在占據(jù)了宇宙的95%，卻幾乎隱形。魯賓將通過捕捉暗物質造成的微弱引力透鏡效應，并利用無數(shù)超新星作為“標準燭光”來精確丈量宇宙，繪制出它們的分布圖。

然而，這部電影最激動人心的，或許是那些我們完全意想不到的“劇情”。魯賓天文臺對瞬變天體的捕捉能力有可能向我們展示一些我們以前從未想過的東西。

最后一句話總結：

如果某個天體移動或發(fā)生變化，魯賓一定能看到它，并告訴全世界。未來十年，這位“宇宙攝影師”將帶我們進入一個動態(tài)的星空時代。還等什么？宇宙電影，已經開拍了！

作者：楊雨鑫

審核：北京天文館研究館員 李昕

本文在科普新媒體平臺“蝌蚪五線譜”刊發(fā)，經授權發(fā)布