L.IKE无数疯狂的IT-MOTER-MORP-WORMS方案，这是一个始终使用粗磨会议。在2011年秋季，Roberto Abraham和Pieter Van Dokkum正在在多伦多的尼泊尔餐厅进行独家。在咖喱和米饭 - 慷慨的啤酒 - 老朋友Bemoaned他们之前讨论过的问题。
作为观测宇宙学家，他们在研究星系是如何诞生和演化方面有着共同的专业兴趣。主导理论，称为等级星系形成，将这种增长描述为一个长时间的缩放，从小到大，从简单到复杂。一开始，也就是大爆炸之后的几千年，几乎所有的质量都是暗物质——一种神秘的、看不见的、与普通发光物质相对应的物质。但暗物质并没有均匀地分布在新生的宇宙中，很快密度较大的口袋开始聚集在一起，在引力的作用下压缩成大致为球形的包。随着这些“暗物质晕”变得越来越大，越来越紧凑，气体聚集在它们的核心，为恒星提供燃料——第一个星系。在数十亿年的时间里，星系相互碰撞并融合成越来越大的系统，最终创造出像我们的银河系一样辉煌的宇宙庞然大物。
然而，验证这一理论并不容易。建模者不断地对星系的结构和行为做出预测，如果在真实的宇宙中观察到这些预测，就会完善这个故事，使其可信。但更常见的情况是，像亚伯拉罕和范多库姆这样的天文学家发现，用现有的望远镜，他们既不能支持也不能反驳这些模型。耶鲁大学(Yale University)教授范•多库姆(van Dokkum)表示:“我们感到沮丧，因为我们无法进一步推动现有技术。”
他们还对天文学变得如此繁琐感到沮丧:现代天文项目通常是大规模的事务，需要少量的财富、堆积如山的文书工作和足够的耐心。亚伯拉罕是多伦多大学的一名教授，他说:“你必须设想如何筹集1000万美元，组建一个团队，即使这样，你也只知道十年后事情是否会有结果。”
肯定有更好的办法。随着谈话的深入，他和范·多库姆开始思考，两位勇敢的宇宙学家是否能够独立探索。他们幻想着找到一种快速而肮脏的方法来检验等级星系形成理论。但如何?
他们最终会发现周围的星系周围的细腻，阴暗的结构，宇宙学家长期以来一直在寻找吗？
渐渐地，出乎意料地，一个答案出现了。根据一项长期存在的预测，像银河系这样的大星系应该位于巨大而无序的区域中，这些区域中有被抛射的恒星残骸、被吃掉一半的光环，以及其他产生它们的猛烈碰撞的残留物。计算机模型显示，这些星系被纤细的结、突起和物质流所包围。成百上千个暗淡的、富含暗物质的“矮星系”围绕着它们旋转。当亚伯拉罕把它放了“每个星系都应该看起来像一只被压扁的虫子。”
不过，通过目前的望远镜观察，星系看起来是平滑的、对称的——经典的螺旋形和椭圆形。这可能表明宇宙学家关于星系演化的理论是错误的。但更有可能的是，亚伯拉罕和范·多库姆推测，传统的望远镜根本无法分辨出在星系明亮的中心之外旋转的昏暗、弥漫的碎石。
问题不在于望远镜的大小。越来越大的镜子使天文学家能够越来越深入地观察空间和时间，从而发现早期宇宙中异常微弱的光点。但当研究人员试图调查散布在大片天空中的扩散物质时，比如附近星系周围的光晕，他们遇到了麻烦。镜子反射面上微小的不规则性会散射入射光，使图像受到鬼影和其他伪影的污染，从而使真实数据变得模糊。
突然间，又喝了一大口啤酒，范·多库姆意识到他可能知道摆脱困境的方法。他有一个野生动物摄影的爱好(他最近出版了一本蜻蜓的照片集)，并紧跟相机的潮流。“我听说过这些很棒的新长焦镜头，”他说。日本光学公司佳能(Canon)已经开始生产高端镜片，镜片表面涂有纳米锥的专利薄膜。佳能声称，通过使偏离相机探测器的光线偏转，锥有效地消除了散射的影响。摄影师现在可以得到清晰、逼真的图像——不再有鬼魂或闪光。
van dokkum想知道：如果他和亚伯拉罕在宇宙上转动镜头，那会发生什么？他们最终会发现周围的星系周围的细腻，阴暗的结构，宇宙学家长期以来一直在寻找吗？
14厘米的光圈1一个佳能镜头不会透露太多：它需要数周的夜间曝光才能收集到足够的光线来分辨出宇宙学家希望看到的暗淡物体。这是假设天气很好，没有技术故障。但是如果他们增加更多的镜头呢？像蜻蜓的复眼一样，通过多个透镜同时成像星系，它们可以在更短的时间内捕捉到更微弱的结构，同时也可以纠正错误。
“对我来说，整个对话都是理论性的，”van Dokkum回忆道。“但鲍勃说，‘你知道，我们为什么不直接做呢?就像，真的建造它?’”
他们把自己的作品叫做蜻蜓。
W.几个月，Abraham和Van Dokkum在研究资金上刮了大约15,000美元，以购买新的佳能镜头和随附的设备之一。2012年3月，他们在魁北克开展了Mont-Méganty黑暗的天空保险，以在魁北克测试：纳米币涂层是否被证明是佳能声称的革命性？
在一个满是业余天文爱好者的雪地停车场里，他们把镜头安装到一个相机上，把它安装在一个三脚架上，然后把这个小型望远镜对准一个名为M51的螺旋星系。M51在18世纪末首次被发现，几个世纪以来，人们一直在对其进行深入研究和拍摄。但经过两个小时的曝光后，佳能的镜头捕捉到了一种科学家们以前只捕捉到一些蛛丝马迹的景象:远远超出M51明亮的中央螺旋的地方，是一个明显的弥散物质晕。“我们很快意识到这个镜头确实如我们所希望的那样出色，”van Dokkum说。
他们又花了几个月的时间筹集资金，购买了两个镜片和其他现成的部件来制造“蜻蜓”。他们给每个镜头配上数码相机和调焦器，并把所有东西都连接到一台Mac mini上。(为了减少重新启动的次数，每个镜头现在都通过自己的拇指驱动器大小的控制器进行操作，控制器与主计算机进行无线通信。)他们将镜片封装在保护性的金属圆柱体中，然后将它们固定在一个定制的底座上，这样蜻蜓的眼睛就会指向天空中的同一个点。亚伯拉罕编写了一个软件，可以将这三张几乎相同的快照合并成一张图像。
2012年9月，他们将“蜻蜓”号运到新墨西哥州南部的一个望远镜托管站点，在那里他们可以指望大多数夜晚都是晴朗的天空。van Dokkum说:“在那个月结束之前，我们实际上用联邦快递运送了我们的设备，预订了航班，并安装好了设备。”
“每个人都知道大的弥散星系并不存在。所以他们从来没有想过要去寻找它们。”
回到他们的家庭大学，他们可以在互联网上控制蜻蜓，随时随地。轻松和自由令人振奋。“如果我们决定今晚我们想观察土星，我们可以做到，”van dokkum说。“这种创造力和灵活性令人难以置信的稀有[在天文学]。”
到2013年，他们将蜻蜓的镜头升级为8个镜头，并在2014年公布了他们的第一个重大发现。他们与耶鲁大学的研究生埃里森·梅里特一起拍摄了一个被称为M101的大型螺旋星系，即风车星系。在它周围的区域，他们发现了七个以前没有人见过的矮星系。但是当他们分析数据时，他们发现只有三颗矮星在围绕M101运行。模型预测有数百人。其他人呢？
可能是M101的许多卫星太暗，蜻蜓看不见。甚至可能有“裸”光晕围绕银河系运行，而这些光晕根本没有恒星。但是亚伯拉罕和范多库姆说，明亮矮星的稀少是很奇怪的。亚伯拉罕说：“如果蜻蜓（在其他星系周围）找不到这些卫星，那么要么星系形成的等级理论是完全错误的，要么是某些物理因素阻止了恒星的形成或撕裂了它们。”。“我怀疑是后一种自然有着令人惊讶的方式来消除恒星，或者从一开始就不允许它们形成。”
除了矮卫星外，研究人员预计在M101周围还会看到一圈碎石。他们知道，蜻蜓足够敏感，可以探测到它。但望远镜什么也没发现——光晕明显消失了。煽动群众的天文学家如何看待这个事实呢?“没什么，”范·多库姆说。“你不能排除基于一个对象的一整套理论。”
M101的发现使他们开始了一项系统的调查。他们获得了一笔拨款，在三年内拍摄20到30个星系，并招募了多伦多大学的另一名研究生张杰来(Jielai Zhang)。(他们预计将在2017年公布第一批研究结果。)
与此同时，“蜻蜓”长到了10个镜头，然后是24个，很快就48个(外加两个引导镜头)。亚伯拉罕说:“在50个镜头的时候，我们实际上是世界上最大的折光望远镜。”这些升级大大加快了生成图像的时间，从几周到几小时。尽管该望远镜在技术上仍是一个原型，但它已经扩大了已知宇宙中物体的目录。
例如，最近，亚伯拉罕和范多库姆从星系调查中休息了一下——为什么不呢?彗发星系团，一个距离地球3亿光年的拥挤的星系团。令科学家们惊讶的是，这幅图像显示了几十个质量巨大的星系，它们的亮度出奇地暗淡。这些和银河系一样大的“超扩散”星系发出的光只有银河系的千分之一左右。
目前的模型认为这样的星系不应该存在。但他们就在这里，正好在拥挤的、乐于坠毁的后发星系团中。“它们一定是由大量暗物质维系在一起的，”范·多库姆说。“否则它们会很快被撕裂。”
受到这一发现的启发，纽约石溪大学(Stony Brook University)的天文学家金·科达(Jin Koda)和他的同事仔细研究了由位于夏威夷莫纳克亚山(Mauna Kea)山顶的强大斯巴鲁望远镜(Subaru telescope)拍摄的彗发图像档案。以蜻蜓号的数据为指导，他们又发现了数百个超扩散星系的例子，这些星系以前被忽视，或者被认为是人工制品。“每个人都知道大的弥散星系是不存在的，”van Dokkum说。“所以他们从来没有想过要去寻找它们。”
在亚伯拉罕的观点中，蜻蜓是一种更深入研究的“有点探路者”。“这个小望远镜真的擅长找到这些难以检测的东西，而是真正了解他们，你需要夏威夷或太空中的大望远镜。”散射可以防止大型反射器揭示霍洛斯和矮星的漫射结构。但是，一旦蜻蜓斑点，天文学家然后可以使用这些大镜子放大特定对象，让他们更详细地研究它。
D.ragonfly让亚伯拉罕和范·多库姆在业余爱好者和专业天文学家中成为小名人。他们的同龄人称赞他们的独创性和早期成功。澳大利亚悉尼天文研究所所长乔斯·布兰德·霍桑（Joss Bland Hawthorn）说：“蜻蜓是解开弥漫宇宙的最新突破。”。他还赞赏蜻蜓的发明者如何设法摆脱了从事宇宙学的官僚负担。“没有什么比追求新事物、掌握自己的命运更令人激动的了，”他说。
Avi Loeb是哈佛大学的天文学家，同意。他认为蜻蜓是出版他的一组最近的理论论文。2015年初，他和他的共同作者开发了进化模型，预测了Galaxy集群的“郊外附近”的发光气体排放。然而，根据他们的计算，这些排放太暗了，以观察使用现有的望远镜。没有验证他们预测的手段，他们决定不值得出版。
然后，幸运的是，他们参加了哈佛大学的一次座谈会，亚伯拉罕在会上介绍了蜻蜓的一些初步发现。勒布说：“我们了解到，蜻蜓能够探测到我们在方程式中预测的准确光晕。”。他们非常激动，提交了这篇论文，并于本月发表。
亚伯拉罕和范多库姆还不能说蜻蜓能有多大，能看到多少。到目前为止，他们已经有了多达24个镜头（他们仍在完成50个镜头的升级），他们已经能够分辨出大约是传统望远镜能够清晰分辨的十分之一的漫反射物体。从理论上讲，更多的镜头应该能显示出更暗的东西。但可能存在一个限制：蜻蜓透镜的折射率和微弱宇宙光污染（被称为银河卷云）的存在等因素可能会对望远镜的性能造成严重影响。
“我们是否能超过50个[镜头]还不清楚，”van Dokkum说。“这也有点取决于我们想要发展到多大。如果我们想要500个镜头，那么我们就需要一个更大的手术，它就会开始占据我们的生活。然后我们就得四处寻找一个新的有趣的项目。”
Patchen Barss是多伦多的科学记者和作家。
