天文学家最新研究揭示，一座将于今年下半年投入使用的全新观测设施预计能探测到数百万个新的太阳系天体。
美国国家科学基金会与能源部合作的薇拉·C·鲁宾天文台将彻底改变我们对太阳系"小天体"——小行星、彗星及其他矮行星的认识。
正在智利北部帕琼山脊建设的鲁宾天文台，配备了8.4米的西蒙尼巡天望远镜，其独特的三镜面设计能在数晚内巡测整个可见天空。核心装备是世界最大的32亿像素时空遗产巡天相机（LSST），配备六种滤光片，覆盖9.6平方度视场，约为满月面积的45倍。这个"广快深"系统每晚将产生20太字节数据——在未来10年制作前所未有的宇宙延时"电影"，构建用于绘制太阳系图谱的超级数据库。
由贝尔法斯特女王大学梅格·施万布领衔的天文学家团队开发了创新型开源软件Sorcha，用于预测潜在发现。作为首个端到端模拟器，Sorcha能输入鲁宾的预定观测计划，结合太阳系及其小天体储库的最佳模型，精准模拟天文台对天体目标的探测能力。
"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强调，"它预演鲁宾的发现并指导数据解读。我们对太阳系天体的认知即将迎来指数级飞跃。"
除八大行星外，太阳系还存在着45亿年前与行星同期形成的庞大天体群。其中多数小天体自太阳系诞生以来基本未变，堪称宇宙化石。通过分析其轨道、尺寸及成分，天文学家能重构行星形成、迁移与演化的历史。
这些数以千万计的天体，为关键过程提供重要窗口：包括向地球输送水与有机材料，巨行星重塑行星轨道，以及近地天体构成的持续威胁。
国际团队除女王大学和华盛顿大学外，还包括哈佛-史密松天体物理中心及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究者。
描述软件及预测成果的系列论文已被《天文学杂志》录用。
鲁宾天文台不仅能发现新天体，还将通过多色滤光片进行重复观测，揭示天体表面颜色——此前的太阳系巡天通常仅使用单色滤光片。
"LSST的太阳系天体目录将使观测效果从黑白电视跃升至绚丽彩屏，"女王大学博士生乔·穆尔塔格表示，"令人振奋的是，预计将探测数百万新天体，其中大部分在巡天最初几年就会被捕获。"
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），较目前已知的38,000个增长超三倍。将探测到140米以上潜在威胁天体的70%以上，使未侦测小行星撞击的灾难性风险至少降低两倍，为行星防御做出巨大贡献。
-
超500万颗主带小行星（现约140万颗），巡天前三年内约三分之一天体将获得精确颜色与自转数据，为科学家提供太阳系组成单元的特质与演化史提供空前洞察。
-
109,000颗木星特洛伊群（共享木星轨道稳定拉格朗日点的天体），较当前目录增长七倍以上。这些天体保留了行星形成时期的原始物质。
-
37,000颗海外天体（遥远柯伊伯带居民），较当前普查增长近十倍，为海王星迁移史及外太阳系演化提供线索。
-
约1,500-2,000颗半人马天体（太阳系中部穿越巨行星轨道的短周期天体）。多数终将被抛出太阳系，少数幸存者将转化为短周期彗星。LSST将首次详细揭示半人马天体向彗星转变的关键过渡阶段。
Sorcha团队成员、华盛顿大学天文学教授马里奥·尤里奇（兼任鲁宾太阳系数据处理管道团队负责人及DiRAC研究所主任）指出："LSST是填补太阳系拼图的世代良机。"
"模拟预测鲁宾将使已知小天体数量增长4-9倍，提供空前的轨道、颜色和光变曲线数据库，"尤里奇表示，"据此我们将更新太阳系形成教科书，并极大提升威胁地球小行星的监测与偏转能力。"
华盛顿大学博士生杰克·库兰德指出："人类花费225年天文观测才发现首150万颗小行星，而鲁宾将在不到一年内使总数翻倍。"
"鲁宾无与伦比的广度和深度使其成为独一无二的发现引擎，"库兰德强调。
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："唯有通过Sorcha消除LSST复杂观测模式的偏差，我们才能将原始数据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在这方面具有革命性意义。"
Sorcha代码及模拟星表、动画已在https://sorcha.space开源。这些资源使全球研究者能优化工具，迎接鲁宾产生的LSST数据洪流，以前所未有的深度解读照亮太阳系的小天体。
鲁宾天文台定于6月23日"初窥"活动发布首批壮观影像，向世界展示其强大观测能力。全面科学运行将于今年晚些时候启动。