“宇宙之眼”将开启暗物质与银河系探秘之旅

2025-06/19 科技日报 记者 刘 霞

“宇宙从未许诺会向我们袒露所有奥秘。”——这是美国天文学家薇拉·C·鲁宾在自传序言中留下的感慨。

而今，一座以她名字命名的天文台——薇拉·C·鲁宾天文台（简称“鲁宾天文台”）即将睁开“眼睛”，揭开宇宙的更多奥秘。

这座耗资8.1亿美元的天文台，由美国国家科学基金会与能源部运营，坐落于智利帕穹山伊尔佩恩峰，预计今年年底投入使用。

这个搭载了人类迄今最大数字相机的“宇宙之眼”，将完成多项开创性使命：绘制全景宇宙图、追踪暗物质、发现数百万颗新太阳系天体、预警潜在威胁的近地天体，解码银河系的结构，更新人们对太阳系、银河系和宇宙的了解。

搭载迄今最大数字相机

鲁宾天文台的核心装备——8.4米口径的西蒙尼巡天望远镜，每3天就能为南部天空绘制一幅全景画卷。

望远镜搭载着当今世界最大的“时空遗珍巡天”（LSST）数字相机，分辨率32亿像素。

这台望远镜采用革命性的三镜光学系统，将尖端玻璃工艺与精密机械融合。主镜和三级镜由一整块玻璃精密黏合而成，引导光线先投射到8.4米的主镜，再反射至3.4米的凸面次镜，最后返回三级镜并聚焦到LSST相机上。

这种紧凑的同轴设计大大减少了机械振动，即使望远镜以每40秒一次的频率快速转动，也能捕捉到清晰的影像。

这台重达3吨的“巨无霸”相机，配备了1.5米直径的镜头，可通过6个滤镜覆盖9.6平方度的视场（大约是满月面积的45倍）。其设计理念就是广角、快速、深测，通过扩大观测范围、提高拍摄频率、增强成像细节，来获取前所未有的海量数据。

这套“三重奏”系统每晚将产生约20太字节的数据，相当于詹姆斯·韦布空间望远镜日产数据量的350倍。

面对如此汹涌的数据洪流，团队开发了先进的软件处理系统，运用统计分析和机器学习技术，能够实时比对新旧观测图像。

系统能自动识别异常现象，每晚可产生超过800万条关于瞬变天体、移动物体等异常现象的预警。

探究暗物质和暗能量的奥秘

鲁宾天文台肩负着揭开暗物质面纱的使命。

暗物质不发光、不反射电磁波，却用无形的引力之手操控着星系的运转。

实际上，是可见物质在追随暗物质的脚步。星系分布于由暗物质细丝编织而成的宇宙网内，暗物质细丝通过引力捕获恒星。

如果能绘制出这张宇宙网的蓝图，不但有望破解暗物质本质之谜，还将揭示暗能量的真面目。通过追踪200亿个遥远星系的引力特征，为解开这两个宇宙的奥秘提供关键线索。

扩展对银河系和太阳系的理解

鲁宾天文台将开启太阳系探索的新篇章。它能发现90%直径超过140米的近地小行星，并在遥远的柯伊伯带识别数以万计的新天体。这将为理解行星起源和太阳系演化提供全新视角。

对银河系的研究也将迎来突破。通过测量数百万颗恒星的轨迹和物理特征，将帮助银河系考古学家重构星系的演化史。这些数据将成为研究银河系历史的金钥匙。

鲁宾天文台计划在6月23日向世界展示其拍摄的首张全彩星空照片。