維拉-C-魯賓天文台的”時空遺產調查”將揭示穿越我們宇宙鄰域的星際彗星和小行星群，從而徹底改變太陽系科學。在我們的銀河系中存在著許多尚未被發現的星際天體：從它們的母恆星系統中噴射出來的彗星和小行星。其中一些天體穿過我們的太陽系，帶來了關於行星系統如何形成和演化的寶貴資訊。目前，只發現了兩顆這樣的星際訪客：1I/ʻOumuamua 和彗星2I/Borisov。魯賓即將進行的”時空遺產調查”將向我們展示更多的這類天外來客。

這幅藝術家的印象圖展示了一個星際天體迅速接近我們的太陽系。這個天體很久以前從它的母行星系中彈射出來，在星際空間中旅行了數十億年，然後短暫地穿過我們的宇宙鄰域。魯賓天文台將揭示許多以前未知的星際訪客。圖片來源：Rubin 天文台/NOIR 魯賓天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/ M. Zamani

魯賓天文台推動天文技術發展

利用現有的儀器和望遠鏡，我們已經對太陽系中最大、最亮的天體有了很多了解。然而，像紐西蘭坎特伯雷大學盧瑟福發現研究員、魯賓天文台/LSST 太陽系科學合作組織成員米歇爾-班尼斯特（Michele Bannister）這樣的天文學家，希望能搜尋得更深一些，尋找起源於遠在我們太陽系之外的行星系中的微弱小天體。這些星際天體–從它們的母星係被拋入恆星之間的空間–非常微弱，幾乎無法探測到。但是，隨著智利維拉-C-魯賓天文台（Vera C. Rubin Observatory）即將開展的”時空遺產巡天”（Legacy Survey of Space and Time，LSST），科學家們期待著一個爆炸性的發現期，因為這些暗淡的天體將首次出現在人們的視野中。

魯賓天文台由美國國家科學基金會（NSF）和美國能源部（DOE）共同資助。魯賓天文台是美國國家科學基金會NOIRLab 的一個項目，NOIRLab 與SLAC 國家加速器實驗室將共同運作魯賓天文台。

這段影片展示了2017年發現的’Oumuamua（正式名稱為1I/2017 U1）和2019年發現的2I/Borisov彗星這兩個已確認的星際天文穿過太陽系的路徑。這些天體的運行軌跡與太陽系天體的運行軌跡明顯不同，因此很容易將它們區分為星際天體。魯賓天文台和時空遺留巡天將提供數據，使科學家能夠在巡天早期識別出許多星際天體。資料來源：魯賓天文台/NSF/AURA/J.Pinto

了解我們的宇宙起源

太陽繫起源於一團巨大的氣體和塵埃漩渦雲，坍塌後形成了新的恆星，我們的太陽就是其中之一。恆星吞噬了大部分宇宙成分，但在每顆恆星的周圍，剩餘的部分形成了行星的小構件–稱為”planetesimals”，大小從幾十米到幾公里不等，其中一些凝聚成行星及其衛星和星環，但數以萬億計的剩餘行星繼續圍繞著它們的主恆星運行。

借助對太陽系的觀測和電腦模擬，科學家推測，較大行星和附近經過的恆星的引力往往會將這些殘餘的行星小體中的大部分帶離它們的母系，進入它們所在的星系。它們在太空中旅行，不受任何恆星的束縛，現在被稱為星際物體。

這張照片不僅拍攝了維拉-C-魯賓天文台，還拍攝了魯賓天文台上線後將觀測的天體標本之一：銀河系。影像左側由氣體和恆星組成的明亮光環突出了銀河系的中心。穿過銀河系中心的黑暗路徑被稱為”大裂谷”（Great Rift），因為它給人一種銀河係被劈成兩半的感覺，從銀河系中心穿過，並沿著銀河系的放射臂延伸。資料來源：RubinObs/NOIRLab/NSF/AURA/B.昆特

星際天體的信差作用

班尼斯特說：”行星系統是一個變化和成長、雕刻和重塑的地方。行星就像一個活躍的通訊器，它們可以將數以萬億計的微小行星移動到銀河系空間。”

如果行星是通信者，那麼星際天體就是電報，其中包含有關遙遠行星系及其形成過程的寶貴資訊。在很短的時間內，其中一些來自遠方的信息就在我們的宇宙後院。班尼斯特說：”來自另一個太陽系的岩石可以直接探測另一顆恆星上的行星是如何形成的。因此，讓它們真正來到我們身邊是一件非常了不起的事情。”

儘管天文學家認為存在著許多星際天體，而且很可能定期穿越太陽系，但只有兩個天體得到了證實：2017 年的ʻOumuamua（又稱1I/2017 U1）和2019 年的2I/Borisov 彗星。這些彗星的發現要歸功於絕佳的時機、大量的努力和一點點運氣–這些小而微弱的星際旅行者只有在足夠近、我們的望遠鏡在正確的時間指向正確的地方時才能被看到。

利用魯賓天文台增強探測能力

班尼斯特說：”根據我們的計算，太陽系中現在有很多這樣的小世界。我們只是還找不到它們，因為我們看到的還不夠微弱。”

魯賓天文台將改變這種狀況了，將使用一架配備了世界上最高解析度數位相機的8.4 公尺望遠鏡，探測到比我們以前看到的更暗的星際物體。班尼斯特說：『這就好像你突然從一艘小船上，在岸邊美麗的淺灘上晃來晃去，變成了現在在偌大的深海上空，第一次可以看到那麼廣闊的海面。 “

此外，魯賓的快速移動望遠鏡每隔幾個晚上就能掃描整個可見天空，捕捉星際天體快速穿越太陽系的縮時視圖。

預測未來的發現

雖然我們把’Omuamua’和2I/Borisov 星際天體都稱為星際天體，但它們在我們所能測量的所有方面都有所不同。第三個或第二十個星際天體會是什麼樣子呢？魯賓天文台計畫於2025 年開始為期10 年的LSST，在第一年內，科學家們就有望得到一個很好的答案。班尼斯特說：「我們將從對兩個單一天體的研究轉向對至少幾十個天體的群體研究。由於星際天體可能來自銀河系中的所有恆星，因此科學家將能夠直接研究遙遠恆星上的行星系統是如何在整個銀河系的歷史中形成的–包括已經不存在的遠古恆星。

目前，科學家只能粗略預測魯賓將揭示多少個星際物體。班尼斯特俏皮地把賭注壓在21 個上，但她說我們現在真的不知道。無論結果如何，魯賓號都將徹底改變太陽系研究–以及天文學和天文物理學的許多其他領域。 “這將是魯賓提供的禮物之一，”她說，”一部新的太陽系歷史，讓我們更加了解我們從哪裡來。”

編譯自/ ScitechDaily