维拉-C-鲁宾天文台的"时空遗产调查"将揭示穿越我们宇宙邻域的星际彗星和小行星群，从而彻底改变太阳系科学。在我们的银河系中存在着许多尚未被发现的星际天体：从它们的母恒星系统中喷射出来的彗星和小行星。其中一些天体穿过我们的太阳系，带来了关于行星系统如何形成和演化的宝贵信息。目前，只发现了两颗这样的星际访客：1I/ʻOumuamua 和彗星 2I/Borisov。鲁宾即将进行的"时空遗产调查"将向我们展示更多的这类天外来客。

这幅艺术家的印象图展示了一个星际天体迅速接近我们的太阳系。这个天体很久以前从它的母行星系中弹射出来，在星际空间中旅行了数十亿年，然后短暂地穿过我们的宇宙邻域。鲁宾天文台将揭示许多以前未知的星际访客。图片来源：Rubin 天文台/NOIR 鲁宾天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/ M. Zamani

鲁宾天文台推动天文技术发展

利用现有的仪器和望远镜，我们已经对太阳系中最大、最亮的天体有了很多了解。然而，像新西兰坎特伯雷大学卢瑟福发现研究员、鲁宾天文台/LSST 太阳系科学合作组织成员米歇尔-班尼斯特（Michele Bannister）这样的天文学家，希望能搜索得更深一些，寻找起源于远在我们太阳系之外的行星系中的微弱小天体。这些星际天体--从它们的母星系被抛入恒星之间的空间--非常微弱，几乎无法探测到。但是，随着智利维拉-C-鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）即将开展的"时空遗产巡天"（Legacy Survey of Space and Time，LSST），科学家们期待着一个爆炸性的发现期，因为这些暗淡的天体将首次出现在人们的视野中。

鲁宾天文台由美国国家科学基金会（NSF）和美国能源部（DOE）共同资助。鲁宾天文台是美国国家科学基金会NOIRLab 的一个项目，NOIRLab 与 SLAC 国家加速器实验室将共同运营鲁宾天文台。

这段视频展示了2017年发现的'Oumuamua（正式名称为1I/2017 U1）和2019年发现的2I/Borisov彗星这两个已确认的星际天体穿过太阳系的路径。这些天体的运行轨迹与太阳系天体的运行轨迹明显不同，因此很容易将它们区分为星际天体。鲁宾天文台和时空遗留巡天将提供数据，使科学家能够在巡天早期识别出许多星际天体。资料来源：鲁宾天文台/NSF/AURA/J.Pinto

了解我们的宇宙起源

太阳系起源于一团巨大的气体和尘埃漩涡云，坍塌后形成了新的恒星，我们的太阳就是其中之一。恒星吞噬了大部分宇宙成分，但在每颗恒星的周围，剩余的部分形成了行星的小构件--称为"planetesimals"，大小从几十米到几公里不等，其中一些凝聚成行星及其卫星和星环，但数以万亿计的剩余行星继续围绕着它们的主恒星运行。

借助对太阳系的观测和计算机模拟，科学家们推测，较大行星和附近经过的恒星的引力往往会将这些残余的行星小体中的大部分带离它们的母系，进入它们所在的星系。它们在太空中旅行，不受任何恒星的束缚，现在被称为星际物体。

这张照片不仅拍摄了维拉-C-鲁宾天文台，还拍摄了鲁宾天文台上线后将观测的天体标本之一：银河系。图像左侧由气体和恒星组成的明亮光环突出了银河系的中心。穿过银河系中心的黑暗路径被称为"大裂谷"（Great Rift），因为它给人一种银河系被劈成两半的感觉，从银河系中心穿过，并沿着银河系的放射臂延伸。资料来源：RubinObs/NOIRLab/NSF/AURA/B.昆特

星际天体的信使作用

班尼斯特说："行星系统是一个变化和成长、雕刻和重塑的地方。行星就像一个活跃的通讯器，它们可以将数以万亿计的微小行星移动到银河系空间。"

如果说行星是通信者，那么星际天体就是电报，其中包含有关遥远行星系及其形成过程的宝贵信息。在很短的时间内，其中一些来自远方的信息就在我们的宇宙后院。班尼斯特说："来自另一个太阳系的岩石可以直接探测另一颗恒星上的行星是如何形成的。因此，让它们真正来到我们身边是一件非常了不起的事情。"

尽管天文学家认为存在着许多星际天体，而且很可能定期穿越太阳系，但只有两个天体得到了证实：2017 年的ʻOumuamua（又称 1I/2017 U1）和2019 年的 2I/Borisov 彗星。这些彗星的发现要归功于绝佳的时机、大量的努力和一点点运气--这些小而微弱的星际旅行者只有在足够近、我们的望远镜在正确的时间指向正确的地方时才能被看到。

利用鲁宾天文台增强探测能力

班尼斯特说："根据我们的计算，太阳系中现在有很多这样的小世界。我们只是还找不到它们，因为我们看到的还不够微弱。"

鲁宾天文台将改变这种状况了，将使用一架配备了世界上最高分辨率数码相机的 8.4 米望远镜，探测到比我们以前看到的更暗的星际物体。班尼斯特说："这就好像你突然从一艘小船上，在岸边美丽的浅滩上晃来晃去，变成了现在在偌大的深海上空，第一次可以看到那么广阔的海面。"

此外，鲁宾的快速移动望远镜每隔几个晚上就能扫描整个可见天空，捕捉星际天体快速穿越太阳系的延时视图。

预测未来的发现

虽然我们把'Omuamua'和 2I/Borisov 星际天体都称为星际天体，但它们在我们所能测量的所有方面都有所不同。第三个或第二十个星际天体会是什么样子呢？鲁宾天文台计划于 2025 年开始为期 10 年的 LSST，在第一年内，科学家们就有望得到一个很好的答案。班尼斯特说："我们将从对两个单个天体的研究转向对至少几十个天体的群体研究。由于星际天体可能来自银河系中的所有恒星，因此科学家们将能够直接研究遥远恒星上的行星系统是如何在整个银河系的历史中形成的--包括已经不存在的远古恒星。"

目前，科学家们只能粗略预测鲁宾将揭示多少个星际物体。班尼斯特俏皮地把赌注压在 21 个上，但她说我们现在还真的不知道。无论结果如何，鲁宾号都将彻底改变太阳系研究--以及天文学和天体物理学的许多其他领域。"这将是鲁宾提供的礼物之一，"她说，"一部新的太阳系历史，让我们更加了解我们从哪里来。"

编译自/ScitechDaily