這張圖片展示了魯賓天文臺(tái)拍攝的室女座星系團(tuán)完整視場(chǎng)中的另一小塊區(qū)域。圖中可以看到：兩個(gè)顯著的旋渦星系（位于右下角）、三個(gè)正在合并的星系（位于右上角）、幾群遙遠(yuǎn)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(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

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

這臺(tái)被譽(yù)為“史上最強(qiáng)數(shù)碼相機(jī)”的設(shè)備，即將啟動(dòng)其長(zhǎng)達(dá)十年的宇宙巡天任務(wù)，準(zhǔn)備為我們呈現(xiàn)一部前所未有的“宇宙紀(jì)錄大片”。

一部連播十年的宇宙大片

傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡拍的照片就像老式的相冊(cè)，是靜態(tài)的、瞬時(shí)的。但魯賓天文臺(tái)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(shí)間流動(dòng)”，這也是魯賓天文臺(tái)的核心使命“時(shí)空遺產(chǎn)巡天”（Legacy Survey of Space and Time, LSST），將在今年下半年啟動(dòng)。

Vera Rubin 相機(jī)由美國(guó)能源部的 SLAC 國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室制造，它的像素高達(dá)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(lái)才能實(shí)現(xiàn)。（來(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，魯賓天文臺(tái)就像用一臺(tái)超級(jí)攝像機(jī)，以極高的幀率，連續(xù)不斷地為宇宙拍攝一部超高清延時(shí)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(yáng)系內(nèi)悄然掠過(guò)的小行星，到銀河系中亮度忽明忽暗的脈動(dòng)變星，再到遙遠(yuǎn)宇宙中恒星生命終結(jié)時(shí)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(shí)間維度”。

這張圖片在短短七個(gè)多小時(shí)由拍攝的678張獨(dú)立圖像合成。通過(guò)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(jiàn)的細(xì)節(jié)，例如構(gòu)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(gè)星云距離地球有數(shù)千光年之遙。（來(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

此次發(fā)布的測(cè)試圖像，僅僅是天文臺(tái)測(cè)試階段10小時(shí)觀測(cè)的成果，但已經(jīng)讓我們窺見(jiàn)了這部大片的冰山一角。

其中一張照片，如同一場(chǎng)粉色與藍(lán)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(mèng)幻景象盡收眼底。值得一提的是，這張照片實(shí)際上由678張獨(dú)立的照片疊加而成，它們是魯賓天文臺(tái)在7個(gè)多小時(shí)拍攝的。這種處理方式，讓那些原本淹沒(méi)在背景噪聲中的、極其暗淡的氣體和塵埃云顯現(xiàn)出來(lái)，以前所未有的細(xì)節(jié)揭示了恒星誕生的復(fù)雜過(guò)程。

魯賓天文臺(tái)圖像標(biāo)注版，展示了其首張照片捕捉到的一千萬(wàn)個(gè)星系中的部分星系。（來(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

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

魯賓科學(xué)平臺(tái)使用界面的一個(gè)可視化展示，背景圖像為玫瑰星云。（來(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

魯賓天文臺(tái)不僅能拍得清還拍得快，比很多同類望遠(yuǎn)鏡快10到100倍。天文臺(tái)的望遠(yuǎn)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(chǎn)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)20T，并將觸發(fā)多達(dá)1000萬(wàn)次關(guān)于天體變化的實(shí)時(shí)警報(bào)，分發(fā)給全世界的科學(xué)家。我們正進(jìn)入“天文電影學(xué)”時(shí)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(shù)積累的結(jié)晶，以及一個(gè)完美的舞臺(tái)。

魯賓天文臺(tái)的西蒙尼巡天望遠(yuǎn)鏡正在為穹頂內(nèi)的校準(zhǔn)工作做準(zhǔn)備?？茖W(xué)家們利用左側(cè)的白色屏幕和一個(gè)均勻光源，來(lái)測(cè)量LSST相機(jī)32億像素之間的響應(yīng)差異。這些差異源于探測(cè)器制造過(guò)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(xué)家們將利用通過(guò)這塊屏幕收集到的校準(zhǔn)信息，來(lái)分辨這些制造偏差在最終科學(xué)數(shù)據(jù)中造成的影響。（來(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

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

位于智利安第斯山脈的帕穹山之巔的魯賓天文臺(tái)（來(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

而要實(shí)現(xiàn)這終極一步，除了擁有32億像素的史上最大相機(jī)，還需要一個(gè)完美的舞臺(tái)。魯賓天文臺(tái)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(xué)家夢(mèng)寐以求的條件：海拔高、空氣干燥、遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)光污染。

干燥的空氣能最大限度地減少水汽對(duì)星光的吸收和擾動(dòng)，而極致的黑暗則是捕捉來(lái)自宇宙億萬(wàn)光年外微弱光子的前提。為了維護(hù)這份“神圣的黑暗”，天文臺(tái)有著近乎嚴(yán)苛的規(guī)定：夜間上下山的車輛禁止使用遠(yuǎn)光燈，工程團(tuán)隊(duì)會(huì)像“捉鬼”一樣清除穹頂內(nèi)外任何一個(gè)多余的LED燈或其他雜散光源。因?yàn)閷?duì)于魯賓天文臺(tái)而言，來(lái)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(zhǎng)曝光鏡頭下，智利帕穹山之巔，魯賓天文臺(tái)靜靜矗立，背后是斗轉(zhuǎn)星移繪就的璀璨星軌。（來(lái)源：魯賓天文臺(tái)官網(wǎng)）

這部宇宙大片將首先為我們解答家門口的謎題。一個(gè)縈繞天文學(xué)家心頭的疑問(wèn)是：太陽(yáng)系是否存在遙遠(yuǎn)的“第九大行星”？科學(xué)家們相信，如果它真的存在，魯賓天文臺(tái)將在第一年內(nèi)就找到它的蹤跡。

同時(shí)，它也是地球的“哨兵”，通過(guò)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(guò)過(guò)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(yuǎn)一些，魯賓天文臺(tái)將把我們對(duì)銀河系的認(rèn)知邊界從16萬(wàn)光年推至驚人的120萬(wàn)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(gè)組成部分組成：正常或可見(jiàn)物質(zhì) （5%）、暗物質(zhì) （27%） 和暗能量 （68%）。（圖片來(lái)源：NASA）

更進(jìn)一步，魯賓天文臺(tái)將直面現(xiàn)代物理學(xué)的兩大終極謎題：暗物質(zhì)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(guò)捕捉暗物質(zhì)造成的微弱引力透鏡效應(yīng)，并利用無(wú)數(shù)超新星作為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”來(lái)精確丈量宇宙，繪制出它們的分布圖。

然而，這部電影最激動(dòng)人心的，或許是那些我們完全意想不到的“劇情”。魯賓天文臺(tái)對(duì)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(guò)的東西。

最后一句話總結(jié)：

如果某個(gè)天體移動(dòng)或發(fā)生變化，魯賓一定能看到它，并告訴全世界。未來(lái)十年，這位“宇宙攝影師”將帶我們進(jìn)入一個(gè)動(dòng)態(tài)的星空時(shí)代。還等什么？宇宙電影，已經(jīng)開(kāi)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(tái)“蝌蚪五線譜”刊發(fā)，經(jīng)授權(quán)發(fā)布