全球最大数码相机，开启天文学变革新篇章

在智利北部的一座山顶上，全球最大的数码相机准备启动。

它的使命虽说简单，却相当雄心勃勃——要以极高的细节来拍摄整个夜空，还要揭开宇宙的一些深层奥秘。

这台相机安放在维拉·C·鲁宾天文台内，该天文台是一座位于塞罗·帕琼的新望远镜，即将完工。这座山高 2682 米（8800 英尺），在智利首都圣地亚哥以北约 300 英里（482 公里）处。

每隔三个晚上，这台望远镜就会对整个可见天空成像，生成数千张图片，这能让天文学家看到任何移动或者亮度有变化的东西。

预计通过这种方式，维拉·鲁宾能发现约 170 亿颗恒星和 200 亿个星系，这些都是咱们以前从未见过的——而这不过是个开端。

“鲁宾天文台能干的事儿太多啦，”天文台的天文学推广专家克莱尔·希格斯说道。

我们正在以一种前所未有的方式探索天空，这让我们有能力回答那些我们甚至都还没想到要问的问题。

这台望远镜将对夜空进行长达整整十年的观测，每晚拍摄 1000 张照片。

十年后，我们会谈论新的科学领域、新的天体类别、新的发现类型，我现在甚至没法跟你们说，因为我都还不知道是啥。我觉得这真的是件让人兴奋的事儿，”希格斯补充道。

这座望远镜自 2015 年起就处于建设中

该项目于 21 世纪初由私人捐款启动，其中包括来自亿万富翁查尔斯·西蒙尼（Charles Simonyi）和比尔·盖茨（Bill Gates）的捐款。后来由能源部科学办公室和美国国家科学基金会共同资助，该基金会还与斯坦福大学在加利福尼亚运营的研究中心 SLAC 国家加速器实验室一起管理它。

尽管鲁宾是美国国家天文台，但它位于智利安第斯山脉，出于多种原因它与其他几台望远镜共享这个位置。“对于光学望远镜来说，你需要一个高、暗且干燥的地点，”希格斯说，提到了光污染和空气湿度的问题，这些会降低仪器的灵敏度。“你想要一个非常稳定且易于掌控的大气层，智利的夜空质量非常出色，这就是为什么这里有这么多望远镜，”她补充道。“它很偏远，但也没有偏远到从山上获取数据成为问题——鲁宾能够依靠那里的基础设施。

目前处于建设的最后阶段，该望远镜预计将于 2025 年开机。“我们目前正在努力组装所有部件，但它们都在山顶上——这是我们在夏天达到的一个重要里程碑，”希格斯说。“我们预计明年春天会有进展——把所有东西都整合在一起，所有东西都校准好，确保从山顶一直到我们的管道和数据的所有系统都看起来正常，并尽可能优化。为此已经进行了几十年的准备工作，但在你开启所有设备之前，你永远无法预知结果。”

经过几个月的测试，在 2025 年底，该天文台将进行首次观测，尽管希格斯警告说这个时间表存在“不确定性”。

鲁宾的主要任务名为 LSST，即空间和时间遗产巡天。“这是一项为期 10 年的巡天，我们每晚观测南天，每三个晚上重复一次。所以我们基本上为南天制作了一部长达十年的‘电影’，”希格斯说。

相机每 30 秒可以拍摄一张照片，每 24 小时就能产生 20 太字节的数据，这相当于普通人看三年网飞或者听 50 年 Spotify 所产生的数据量。完成后，这项巡天将产生超过 6000 万吉字节的原始数据。

然而，从智利把每张图像传输到加利福尼亚只需 60 秒，在那里，人工智能和算法将首先对其进行分析，寻找任何变化或移动的物体，如果发现任何东西就会生成警报。

“我们预计这架望远镜每晚大约会发出 1000 万次警报，”希格斯说。“警报指的是天空中任何发生变化的事物，涵盖了一系列科学案例，像太阳系天体、小行星和超新星。我们预计有数百万颗太阳系恒星和数十亿个星系，这就是为什么机器学习真的至关重要。”

希格斯说，这些数据每年会向一组选定的天文学家发布，再过两年，每个数据集都会向公众开放，以供全球科学界进行研究。

期望这些数据能涵盖四个主要的研究领域

创建太阳系的清单，其中包括发现数个新天体，或许还有被称作“第九行星”的隐匿行星

绘制我们整个星系的图谱

探索一类被称为“瞬变天体”的特殊物体，这类物体的位置或亮度会随时间变化

“在大概 10 个不同的科学领域，我都能跟你说鲁宾会做得很出色”

“比如说，我觉得咱们在几个月内将会观测到比以往任何时候都多的 I 型超新星

“在众多领域，我们会从几个样本变为具有统计学意义的大量样本，这所能带来的科学影响是巨大的。”

麻省理工学院的物理学教授兼科学史格梅什豪森教授大卫·凯泽（David Kaiser）表示，天文学界对维拉·鲁宾天文台兴奋不已。

“维拉·鲁宾天文台将使天文学家能够以前所未有的方式绘制暗物质的分布，基于暗物质如何弯曲普通星光的路径——这一过程被称为‘引力透镜’，”凯泽解释说。“暗物质似乎在整个宇宙中无所不在，可它到底是怎样随着时间聚集或聚类的，对于大片夜空而言，仍然难以量化，”他说，并补充说，通过收集更多关于暗物质分布的数据，维拉·鲁宾天文台可以帮助天体物理学家辨别其特性。

鲁宾能够解决的另一个长期存在的宇宙谜题是探寻第九行星。

加州理工学院行星科学教授康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）就此主题撰写了数篇学术论文，他表示，该望远镜不仅为直接探测第九行星提供了真正的机会，而且即便该行星未被直接观测到，对外太阳系动态结构的详细测绘——尤其是小天体的轨道分布——也将为第九行星假说提供关键检验。简而言之，他补充道，维拉·鲁宾天文台将彻底改变我们对外太阳系的理解，并有望成为“改变游戏规则的存在”。

伦敦大学学院物理与天文学系讲师凯特·帕特尔（Kate Pattle）称，很少有天文学家不对鲁宾感到兴奋，因为它将绘制从最局部（追踪我们太阳系中的近地小行星）到最大范围（绘制整个宇宙中暗物质的分布）的各种尺寸规模的空间。

“鲁宾将一次又一次地观测天空的同一部分，这意味着它将在天文瞬变的研究中开辟新天地——它将识别变星，追踪超新星残骸的衰变，并观测超高能伽马射线暴和类星体（非常遥远、非常活跃的星系）的变化。通过这样做，它将为我们的宇宙以及其中的恒星和星系如何演化提供前所未有的见解。”

耶鲁大学天文学和物理学教授普里亚姆瓦达·纳塔拉詹（Priyamvada Natarajan）表示，鲁宾天文台有望在多个方面打破纪录，整个天文学界都在等待首次观测。这项调查将为无数科学项目提供数据，一次性解决许多基本的开放性问题，涵盖从近到远的宇宙，不仅包括星系、星团、类星体、超新星、伽马射线暴和其他瞬变的丰富内容，“它还将凭借前所未有的近地小行星、柯伊伯带天体（海王星轨道之外的冰体区域）清单，让我们更清晰地了解太阳系——简而言之，人人都能有所收获，”她说。

她补充说，如果望远镜能够揭示暗物质的真实本质，那将是最令人兴奋的发现——这一发现肯定会让维拉·鲁宾感到高兴。

“毕竟，正是她在 20 世纪 70 年代对螺旋星系中暗物质探测的具有开创性的工作开启了这一探索之旅，”纳塔拉詹说。“前景十分诱人——而且变革肯定正在发生。”