維拉魯賓天文臺(tái)一年可以發(fā)現(xiàn)多達(dá)70個(gè)星際物體 _天文臺(tái)

正在智利塞羅帕雄建造維拉魯賓天文臺(tái) 。這張圖片顯示了2019年末的施工進(jìn)度。天文臺(tái)應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)像Oumuamua這樣的星際物體。信用:威爾·奧穆蘭/LSST
據(jù)今日宇宙（南希·阿特金森）：天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)已知的星際物體(ISO)，' Oumuamua和21/博里索夫。但是在任何時(shí)候都可能有數(shù)千個(gè)這樣的物體穿過太陽系。根據(jù)一篇新論文，即將到來的薇拉·魯賓望遠(yuǎn)鏡將是一個(gè)了不起的星際物體獵人，每年可能會(huì)發(fā)現(xiàn)來自其他星系的多達(dá)70個(gè)物體。
魯賓天文臺(tái)是一個(gè)位于智利安第斯山脈高處的地面望遠(yuǎn)鏡。預(yù)計(jì)它將在2025年的某個(gè)時(shí)候看到第一道光，這個(gè)時(shí)間表已經(jīng)被推遲了幾次。天文臺(tái)的8.4米西蒙尼巡天望遠(yuǎn)鏡將使用世界上分辨率最高的數(shù)碼相機(jī)拍攝天空?qǐng)D像，這是一臺(tái)320萬像素的相機(jī)，包括世界上最大的魚眼鏡頭。這款相機(jī)的大小大致相當(dāng)于一輛小型汽車，重量接近2800千克(6200磅) 。這臺(tái)巡天望遠(yuǎn)鏡移動(dòng)迅速，每隔幾個(gè)晚上就能掃描南半球整個(gè)可見的天空。
魯賓天文臺(tái)的主要項(xiàng)目之一是空間和時(shí)間遺產(chǎn)調(diào)查(LSST)，預(yù)計(jì)將持續(xù)至少10年。研究人員預(yù)計(jì)，該項(xiàng)目將收集500多萬個(gè)小行星帶物體、30萬個(gè)木星木馬、10萬個(gè)近地物體和4萬多個(gè)柯伊伯帶物體的數(shù)據(jù) 。由于魯賓將能夠每隔幾天繪制一次可見的夜空，這些物體中的許多將被觀察數(shù)百次。
由于望遠(yuǎn)鏡的重復(fù)觀測(cè)，將有大量的數(shù)據(jù)來計(jì)算所有這些物體的位置和軌道。有了這些數(shù)據(jù)和地圖，預(yù)計(jì)魯賓將能夠探測(cè)到微弱的星際物體——這些快速的iso甚至可能在所有其他物體中脫穎而出。基本上， LSST將能夠捕捉到星際物體快速穿越太陽系時(shí)的延時(shí)照片。
不同的天文學(xué)家對(duì)魯賓能夠探測(cè)到多少星際物體做出了不同的估計(jì)和預(yù)測(cè) 。有人估計(jì)一年有5起，還有7起，還有21起。
arXiv上發(fā)表的一篇預(yù)印論文表明，LSST每年可以發(fā)現(xiàn)多達(dá)70個(gè)星際物體。天文學(xué)家Dusan Marceta和Darryl Z. Seligman寫道:“LSST應(yīng)該每年發(fā)現(xiàn)0-70個(gè)類似Oumuamua的星際物體。”

Oumuamua (l)和2I/博里索夫(r)是我們已知的僅有的兩個(gè)iso 。貸方:左:By原文:ESO/m . Kornmesser；對(duì) ，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡/美國(guó)宇航局/歐空局
為了得出這個(gè)數(shù)字，他們應(yīng)用了最近開發(fā)的名為“場(chǎng)中物體”( OIF)算法的工具。
“它作為一個(gè)模擬真實(shí)LSST戰(zhàn)役的觀測(cè)生成器，”Marceta通過電子郵件告訴《今日宇宙》，“為每個(gè)LSST視野(FOV)和曝光時(shí)間提供時(shí)間和坐標(biāo) 。它還允許包含任意數(shù)量的移動(dòng)太陽系物體，如小行星或彗星。然后它會(huì)傳播它們的運(yùn)動(dòng)，確定它們?cè)谔炜罩械奈恢?nbsp;，并檢測(cè)它們中的一些是否出現(xiàn)在提到的FOV中。”
貝爾格萊德大學(xué)教授Marceta表示，他們開發(fā)了一種方法來生成星際小行星群，并利用OIF來評(píng)估LSST在各種條件下可以探測(cè)到多少個(gè)這些物體。
“考慮到星際物體數(shù)量不受約束的性質(zhì)，我們考慮了臨界參數(shù)的各種可能性，”他說這包括大小分布，反照率的范圍，以及它們?cè)谛请H空間中的假設(shè)運(yùn)動(dòng) 。考慮到所有這些因素，我們得出了每年0-70個(gè)對(duì)象的范圍。"
這假設(shè)至少有那么多星際物體確實(shí)存在。馬塞塔說，他們假設(shè)每立方天文單位有0.1個(gè)物體的數(shù)量密度，這是對(duì)“Oumuamua”的探測(cè)所暗示的值，“這仍然非常不確定，類似于與這個(gè)群體相關(guān)的其他參數(shù)，”他說。
然而，由于ISOs移動(dòng)如此之快，魯賓天文臺(tái)可能更難探測(cè)到它們，因?yàn)橛幸环N叫做“拖尾損失”的效應(yīng) 。

LSST相機(jī)的渲染圖，被切開以顯示其內(nèi)部運(yùn)作。信用:LSST 。
“這是一種當(dāng)快速移動(dòng)的物體在望遠(yuǎn)鏡的FOV內(nèi)時(shí)發(fā)生的效應(yīng)，”Marceta解釋道。“為了激發(fā)CCD上的像素，在曝光時(shí)間內(nèi)(在我們的模擬中是15秒)，必須有一定數(shù)量的光子落在上面。對(duì)于像恒星這樣的靜止物體，曝光時(shí)間內(nèi)的所有光子都擊中CCD的同一區(qū)域。然而，對(duì)于在曝光時(shí)間內(nèi)改變位置的物體，光子在移動(dòng)時(shí)會(huì)落在不同的像素上。”
Marceta說，即使光子的總數(shù)可能足以激發(fā)一個(gè)像素，如果它們分布在大量的像素上，也有可能沒有一個(gè)像素接收到足夠的光子來超過背景噪聲。
雖然LSST圖像上的尾隨探測(cè)可以更容易地將物體與軌道聯(lián)系起來，這可能導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的ISO，但尾隨丟失本身實(shí)際上是一個(gè)障礙。它會(huì)降低物體的亮度，并使其低于檢測(cè)極限。
“物體移動(dòng)得越快，接收光子的像素?cái)?shù)量就越多，這使得拖尾損失更加明顯，”他說。“我們的模擬顯示，星際物體可以以明顯超過最快太陽系人口的速度出現(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡的視野中，這使得這個(gè)問題變得尤為重要。”
當(dāng)然，這是一個(gè)先有雞還是先有蛋的難題。由于樣本數(shù)量只有兩個(gè)，科學(xué)家們現(xiàn)在只能粗略預(yù)測(cè)魯賓將揭示多少星際物體。一旦能夠?qū)Ω髽颖镜男请H物體進(jìn)行計(jì)數(shù)和分析，天文學(xué)家將對(duì)這些物體的數(shù)量有更好的了解……這可能只有在魯賓天文臺(tái)建成并運(yùn)行后才會(huì)發(fā)生。
但是馬塞塔和塞利格曼希望魯賓和LSST會(huì)改變一切。
他們寫道:“可能類似‘Oumuamua’的物體的數(shù)量密度比目前估計(jì)的要高，這是由于大部分星際物體目前由于拖尾損失和快速天空運(yùn)動(dòng)而無法探測(cè)到。”
我們能找到的越多越好，因?yàn)槠渲幸恍⑻幱谛请H攔截任務(wù)的完美軌道上。了解來自其他太陽系的物體的細(xì)節(jié)可以從根本上改變我們對(duì)宇宙和我們?cè)谟钪嬷械奈恢玫目捶?。