数百万新天体即将被发现，并将以"绚烂色彩成像"——研究预测

NSF-DOE维拉·C·鲁宾天文台将彻底改变我们对太阳系“小天体”——小行星、彗星和其他矮行星的认知。

正在智利北部帕琼山脊建造的鲁宾天文台配备独特的8.4米西蒙尼巡天望远镜，其三镜设计可实现每数夜巡天整个可见天空。其核心是世界最大的数码相机——32亿像素的时空遗产巡天相机（LSST Camera），通过六种滤光片覆盖9.6平方度的视场，约为满月面积的45倍。这套"宽视场-快巡天-深探测"系统每晚将产生20TB数据——在未来十年内创建前所未有的宇宙延时"电影"，并生成用于绘制太阳系地图的强大数据集。

由女王大学梅格·施万布领导的天文学家团队开发了创新开源软件Sorcha，用于预测可能的新发现。Sorcha是首个端到端模拟器，它能接收鲁宾天文台规划的观测计划，结合最佳太阳系小天体储库模型，应用鲁宾天文台图像探测机制的假设进行预测。

"Sorcha这类精确模拟软件至关重要，"女王大学数学物理学院高级讲师施万布表示。"它能预知鲁宾的发现并指导我们解读结果。人类对太阳系天体的认知即将迎来指数级飞跃。"

除八大行星外，太阳系还存在大量形成于45亿年前的小天体。其中多数自太阳系诞生以来基本未变，如同记录诞生初期的化石。通过研究其轨道、尺寸和成分，天文学家能重构行星形成、迁移与演化过程。

这些数以千万计的天体提供了关键窗口，揭示诸如水资源与有机物输送到地球的机制、巨行星重塑行星轨道的进程，以及近地天体带来的持续风险。

除女王大学和华盛顿大学外，国际团队还包括哈佛-史密松天体物理中心和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员。

描述该软件及预测成果的系列论文已被《天文学杂志》接受发表。

鲁宾天文台不仅将发现新小天体，还会通过多波段滤光片进行多次观测以获取表面颜色数据。传统太阳系巡天通常仅使用单波段滤光片。

"借助LSST的太阳系天体目录，我们的工作表明这将如同从黑白电视跃进到绚丽彩电，"女王大学博士生乔·穆塔表示。"预计将探测数百万新太阳系天体，其中大部分将在巡天前几年发现。"

团队模拟显示鲁宾将测绘：

• 127,000个近地天体——轨道与地球相交或接近的小行星和彗星，数量是当前38,000个已知天体的三倍多，可探测140米以上潜在危险天体的70%以上。这将使灾难级小行星撞击的漏检风险至少降低两倍，为行星防御做出重大贡献。

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  逾500万颗主带小行星（当前约140万颗），并在巡天初期对其中约三分之一获取精确颜色与自转数据。这将为科学家提供前所未有的太阳系构成单元特征与历史信息。

• 109,000颗木星特洛伊群天体——在木星轨道稳定拉格朗日点运行的族群，数量是当前已编目量的七倍以上。这些天体保存着行星形成时期最原始的物质。

• 37,000颗海外天体——位于遥远柯伊伯带的居民，数量接近当前的十倍，可揭示海王星迁移史及外太阳系演化。

• 约1,500-2,000颗半人马族天体——太阳系中部穿越巨行星轨道的短寿命天体。多数终将被逐出太阳系，少数将演化为短周期彗星。LSST将首次提供半人马族及其向彗星转变过程的详细观测。

Sorcha团队成员、华盛顿大学天文学教授马里奥·尤里克指出："鲁宾天文台的LSST是世代难逢的机遇，将填补太阳系研究的空白。"尤里克同时担任鲁宾太阳系数据处理管道团队负责人及华盛顿大学DiRAC研究所主任。

"模拟预测鲁宾将使已知小天体数量增加4-9倍，提供前所未有的轨道、颜色和光变曲线宝库，"尤里克表示。"这些数据将改写太阳系形成教科书，并极大提升我们发现——及潜在偏转——威胁地球的小行星的能力。"

华盛顿大学博士生杰克·库兰德指出："人类花费225年天文观测才发现前150万颗小行星，而鲁宾天文台将在不到一年内使该数量翻倍。"

库兰德强调："鲁宾无与伦比的广度深度结合，使其成为空前高效的发现机器。"

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校航空航天工程助理教授西格弗里德·埃格尔补充："唯有消除LSST复杂观测模式的偏差，才能将原始探测转化为太阳系历史的真实镜像——揭示行星形成之地及数十亿年的迁移轨迹。Sorcha在这方面具有颠覆性意义。"

Sorcha代码完全开源，模拟星表及动画资源详见。通过开放这些资源，Sorcha团队使全球研究人员能优化工具，为鲁宾即将产生的LSST数据洪流做好准备，以前所未有的方式推进对揭示太阳系奥秘的小天体的理解。

鲁宾天文台计划于6月23日"初光"活动中公布首批壮观影像，向世界展示该巡天的强大能力。全面科学运行将于今年晚些时候启动。