天文学家最新研究显示，一个将于今年晚些时候启用的全新观测设施或将发现数百万个新的太阳系天体。
美国国家科学基金会与能源部的薇拉·C·鲁宾天文台将彻底革新我们对太阳系"小天体"——小行星、彗星及其他矮行星的认知。
正在智利北部帕琼山脊建设的鲁宾天文台，配备8.4米西蒙尼巡天望远镜，其独特的三镜面设计可实现每数夜扫描整个可见天空。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相机），覆盖9.6平方度视场并配备六种滤光片，相当于满月面积的约45倍。这个"宽视场快速深巡天"系统每晚将产生20太字节数据——在未来10年创建前所未有的宇宙延时"影像"，并构建用于测绘太阳系的强大数据集。
由贝尔法斯特女王大学梅格·施万布领导的天文学家团队开发了创新开源软件Sorcha，用于预测潜在发现。Sorcha是首个端到端模拟器，可输入鲁宾天文台规划的观测时序，结合太阳系小天体储库最优模型，精确模拟鲁宾天文台的探测机制。
"Sorcha这类精准模拟软件至关重要，"女王大学数学物理学系高级讲师施万布强调，"它预判鲁宾的发现并指导我们解读成果。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45亿年前与行星同期形成的海量小天体。其中许多自太阳系诞生以来基本未变，如同记录宇宙黎明期的化石。通过研究其轨道、尺寸与成分，天文学家可重构行星形成、迁移与演化历程。
这些数以千万计的天体为关键过程提供观测窗口：包括水与有机物质输送到地球的机制，巨行星重塑行星轨道的效应，以及近地天体构成的持续威胁。
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及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《天文期刊》接收发表。
鲁宾天文台不仅将发现新小天体，还将通过多色滤光片进行重复观测以获取表面颜色数据。既往太阳系巡天通常仅使用单一滤光片。
"借助LSST的太阳系天体目录，我们的研究表明这将是从黑白电视到绚丽彩色的跨越，"女王大学博士生乔·穆尔塔解释道，"预计将探测数百万新太阳系天体，其中大部分将在巡天最初几年被发现。"
团队模拟显示鲁宾天文台将测绘：
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127,000个近地天体（轨道与地球相交或接近的小行星与彗星）。相比现今约38,000的已知数量提升逾三倍，并探测超过70%直径大于140米的潜在威胁天体。这将使灾难级未预警小行星撞击风险至少降低两倍，为行星防御做出重大贡献。
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超500万颗主带小行星（现约140万颗），并在巡天初期获取其中约三分之一天体的精确颜色与自转数据。这为科学家理解太阳系构造单元的属性与历史提供空前视角。
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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），超过当前编目数量的七倍。这些天体保存着行星形成时期的原始物质。
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37,000个海外天体（遥远柯伊伯带居民），接近当前普查数量的十倍，可揭示海王星迁移史及外太阳系演化。
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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）。多数终将被弹出太阳系，少数将演化为短周期彗星。LSST将首次详细揭示半人马族向彗星转变的关键过程。
Sorcha团队成员、华盛顿大学天文学教授马里奥·尤里奇指出："鲁宾天文台的LSST是填补太阳系拼图的世代良机。"尤里奇同时担任鲁宾太阳系数据处理管线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长4-9倍，提供空前的轨道、颜色与光变曲线宝库，"尤里奇表示，"据此我们将更新太阳系形成教科书，并大幅提升发现与偏转威胁地球小行星的能力。"
华盛顿大学博士生杰克·库兰德指出："人类花费225年天文观测发现首150万颗小行星，而鲁宾将在不足一年内翻倍此数量。"
"鲁宾无与伦比的广度与深度使其成为空前高效的发现机器，"库兰德评价道。
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："唯有通过校正LSST复杂观测模式的偏差，我们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其数十亿年的迁徙轨迹。Sorcha在这方面具有变革性意义。"
Sorcha代码及模拟星表、动画已在开源平台发布。通过开放这些资源，Sorcha团队使全球研究者能优化工具，迎接鲁宾将产生的LSST数据洪流，以前所未有的方式推进对阐释太阳系的小天体认知。