天文學家預計，今年晚些時候，我們對太陽系的理解將發生重大飛躍，這要歸功於智利一座強大的新天文台。
數以百萬計以前從未見過的小行星、彗星和小行星將很快進入視野，為我們的宇宙鄰居提供迄今為止最詳細的觀察。
這一突破的核心是 Vera C. Rubin 天文台，該天文台 目前在智利北部的 Cerro Pachón 即將完工。一旦全面投入使用，該設施將極大地擴充套件我們對太陽系所謂「小天體」的了解。
這些包括從近地小行星到古柏帶中遙遠天體的一切——這些天體是 45 億多年前行星誕生的殘余物。
詳細勘測天空
魯賓天文台設有 Simonyi 巡天望遠鏡，這是一款 8.4 米長的儀器，采用創新的三鏡設計。
LSST 相機是 Legacy Survey of Space and Time 的一部份，是有史以來最大的天文學數位相機。它擁有 3.2 GB 和 9.6 平方度的視野——大約是滿月大小的 45 倍。
十年來，該系統將重復掃描整個可見天空，捕捉天體活動的動態延時，每晚生成約 20 TB 的數據。
我們將在太陽系中找到什麽？
為了預測魯賓將揭示什麽，天文學家開發了 Sorcha，一種獨特的開源模擬器。Sorcha 消化了天文台計劃的天空觀測時間表，並套用了小天體在整個太陽系中分布的最佳模型。
「像 Sorcha 這樣的精確仿真軟體至關重要，」領導軟體開發的 貝爾法斯特 Qu e en 大學研究員 Meg Schwamb 說。
「它告訴我們 Rubin 會發現什麽，並讓我們知道如何解釋它。我們對地球太陽系中哪些物體的了解即將呈指數級和迅速增長。
Sorcha 是同類產品中第一個對 Rubin 天文台從成像到物體分類的整個探測過程進行建模的工具。它允許研究人員估計掃描開始後天文台將發現多少天體和哪些型別的天體。
太空中的化石記錄
太陽系不僅僅是八大行星及其衛星的家園。它還包含與它們一起形成的數千萬個小天體。
這些冰冷和巖石的遺跡就像化石一樣，保存著行星如何聚集在一起、它們如何遷移，甚至地球如何獲得 水和 有機物質的線索。
「Rubin 無與倫比的廣度和深度組合使其成為一台獨特有效的發現機器，」 華盛頓大學 博士生 Jake Kurlander 說。
「我們花了 225 年的天文觀測才探測到第一批 150 萬顆小行星。魯賓將在不到一年的時間內將這個數位翻一番。
史無前例的太陽系普查
使用 Sorcha 的模擬表明，Rubin 將改變我們的太陽系天體清單。研究人員預計它將找到 127,000 個近地天體，是目前約 38,000 個的三倍多。
重要的是，這包括超過 70% 的大於 140 米的潛在危險 小行星 ，這對地球的行星防禦工作有很大的推動力。
該望遠鏡預計還將發現超過 500 萬顆主帶小行星，幾乎是當今已知數量的四倍。科學家們將使用精確的顏色和旋轉數據跟蹤其中大約三分之一的海龜，幫助他們拼湊出它們的歷史和成分。
以新視角看待古代世界
另一個令人興奮的目標：Jupiter Trojans。這些古老的天體在稱為拉格朗日點的穩定區域中共享木星的軌域。魯賓可以發現其中的 109,000 顆——是目前數量的七倍多——提供了對早期太陽系中一些最原始物質的難得一瞥。
在更遠的地方，魯賓預計將在古柏帶探測到 37,000 個跨海王星天體，是今天已知數量的十倍。這些發現可能會揭示有關 海王星 早期運動和太陽系外緣形狀的細節。
該天文台還將繪制 1,500 到 2,000 個 半人馬， 這些不尋常的天體在巨行星之間具有不穩定的軌域。許多半人馬最終會變成短周期彗星。Rubin 將首次深入探討這個過渡階段。
馬利奧·尤瑞克 （Mario Juric） 是華盛頓大學的天文學家，也是魯賓太陽系處理管道的主要貢獻者。
他說：「有了這些數據，我們將能夠更新太陽系形成的教科書，並大大提高我們發現並可能偏轉可能威脅地球的小行星的能力。
太陽系的新視角
魯賓將做的不僅僅是計算小物體的數量。它將使用不同的濾鏡重復觀察每個 Filter，揭示它們的表面顏色。過去的大多數調查只使用一個過濾器，這限制了天文學家可以了解的內容。
「有了太陽系天體的 LSST 目錄，我們的工作表明，這將就像從黑白電視變成絢麗的彩色電視，」皇後大學博士生喬·默塔格 （Joe Murtagh） 說。
伊利諾大學厄巴納-香檳 分校的航空航天工程師 Siegfried Eggl 強調了 Sorca 在處理這些數據洪流方面的重要性。
「只有消除 LSST 復雜的觀測模式的偏差，我們才能將原始探測轉化為太陽系歷史的真實反映——行星是如何形成的，以及它們在數十億年中是如何遷移的，」他說。「在這方面，Sorcha 改變了遊戲規則。」
魯賓天文台將在 6 月 23 日的「First Look」活動期間釋出其第一批公開的太陽系影像。該天文台預計將在今年晚些時候開始全面的科學作。
隨著 Sorcha 和 LSST 相機的準備就緒，世界各地的天文學家正在為我們如何理解太陽系的一場革命做準備。
