维拉鲁宾天文台一年可以发现多达70个星际物体

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正在智利塞罗帕雄建造维拉鲁宾天文台。这张图片显示了2019年末的施工进度。天文台应该能够发现像Oumuamua这样的星际物体。信用:威尔·奥穆兰/LSST

（）据今日宇宙（南希·阿特金森）：天文学家发现了两个已知的星际物体(ISO)，' Oumuamua和21/博里索夫。但是在任何时候都可能有数千个这样的物体穿过太阳系。根据一篇新论文，即将到来的薇拉·鲁宾望远镜将是一个了不起的星际物体猎人，每年可能会发现来自其他星系的多达70个物体。

鲁宾天文台是一个位于智利安第斯山脉高处的地面望远镜。预计它将在2025年的某个时候看到第一道光，这个时间表已经被推迟了几次。天文台的8.4米西蒙尼巡天望远镜将使用世界上分辨率最高的数码相机拍摄天空图像，这是一台320万像素的相机，包括世界上最大的鱼眼镜头。这款相机的大小大致相当于一辆小型汽车，重量接近2800千克(6200磅)。这台巡天望远镜移动迅速，每隔几个晚上就能扫描南半球整个可见的天空。

鲁宾天文台的主要项目之一是空间和时间遗产调查(LSST)，预计将持续至少10年。研究人员预计，该项目将收集500多万个小行星带物体、30万个木星木马、10万个近地物体和4万多个柯伊伯带物体的数据。由于鲁宾将能够每隔几天绘制一次可见的夜空，这些物体中的许多将被观察数百次。

由于望远镜的重复观测，将有大量的数据来计算所有这些物体的位置和轨道。有了这些数据和地图，预计鲁宾将能够探测到微弱的星际物体——这些快速的iso甚至可能在所有其他物体中脱颖而出。基本上，LSST将能够捕捉到星际物体快速穿越太阳系时的延时照片。

不同的天文学家对鲁宾能够探测到多少星际物体做出了不同的估计和预测。有人估计一年有5起，还有7起，还有21起。

arXiv上发表的一篇预印论文表明，LSST每年可以发现多达70个星际物体。天文学家Dusan Marceta和Darryl Z. Seligman写道:“LSST应该每年发现0-70个类似Oumuamua的星际物体。”



Oumuamua (l)和2I/博里索夫(r)是我们已知的仅有的两个iso。贷方:左:By原文:ESO/m . Kornmesser；对，哈勃太空望远镜/美国宇航局/欧空局

为了得出这个数字，他们应用了最近开发的名为“场中物体”( OIF)算法的工具。

“它作为一个模拟真实LSST战役的观测生成器，”Marceta通过电子邮件告诉《今日宇宙》，“为每个LSST视野(FOV)和曝光时间提供时间和坐标。它还允许包含任意数量的移动太阳系物体，如小行星或彗星。然后它会传播它们的运动，确定它们在天空中的位置，并检测它们中的一些是否出现在提到的FOV中。”

贝尔格莱德大学教授Marceta表示，他们开发了一种方法来生成星际小行星群，并利用OIF来评估LSST在各种条件下可以探测到多少个这些物体。

“考虑到星际物体数量不受约束的性质，我们考虑了临界参数的各种可能性，”他说这包括大小分布，反照率的范围，以及它们在星际空间中的假设运动。考虑到所有这些因素，我们得出了每年0-70个对象的范围。"

这假设至少有那么多星际物体确实存在。马塞塔说，他们假设每立方天文单位有0.1个物体的数量密度，这是对“Oumuamua”的探测所暗示的值，“这仍然非常不确定，类似于与这个群体相关的其他参数，”他说。

然而，由于ISOs移动如此之快，鲁宾天文台可能更难探测到它们，因为有一种叫做“拖尾损失”的效应。



LSST相机的渲染图，被切开以显示其内部运作。信用:LSST。

“这是一种当快速移动的物体在望远镜的FOV内时发生的效应，”Marceta解释道。“为了激发CCD上的像素，在曝光时间内(在我们的模拟中是15秒)，必须有一定数量的光子落在上面。对于像恒星这样的静止物体，曝光时间内的所有光子都击中CCD的同一区域。然而，对于在曝光时间内改变位置的物体，光子在移动时会落在不同的像素上。”

Marceta说，即使光子的总数可能足以激发一个像素，如果它们分布在大量的像素上，也有可能没有一个像素接收到足够的光子来超过背景噪声。

虽然LSST图像上的尾随探测可以更容易地将物体与轨道联系起来，这可能导致发现一个新的ISO，但尾随丢失本身实际上是一个障碍。它会降低物体的亮度，并使其低于检测极限。

“物体移动得越快，接收光子的像素数量就越多，这使得拖尾损失更加明显，”他说。“我们的模拟显示，星际物体可以以明显超过最快太阳系人口的速度出现在望远镜的视野中，这使得这个问题变得尤为重要。”

当然，这是一个先有鸡还是先有蛋的难题。由于样本数量只有两个，科学家们现在只能粗略预测鲁宾将揭示多少星际物体。一旦能够对更大样本的星际物体进行计数和分析，天文学家将对这些物体的数量有更好的了解……这可能只有在鲁宾天文台建成并运行后才会发生。

但是马塞塔和塞利格曼希望鲁宾和LSST会改变一切。

他们写道:“可能类似‘Oumuamua’的物体的数量密度比目前估计的要高，这是由于大部分星际物体目前由于拖尾损失和快速天空运动而无法探测到。”

我们能找到的越多越好，因为其中一些将处于星际拦截任务的完美轨道上。了解来自其他太阳系的物体的细节可以从根本上改变我们对宇宙和我们在宇宙中的位置的看法。