l我也有过无数次这样疯狂却可能奏效的计划，但这个计划是从抱怨开始的。2011年秋天，罗伯托·亚伯拉罕(Roberto Abraham)和彼得·范·多库姆(Pieter van Dokkum)在多伦多的一家尼泊尔餐馆里同情对方。在咖喱饭和大量的啤酒中，这对老朋友对一个他们以前讨论过很多次的问题感到惋惜。
作为观察宇宙学家，他们分享了一项专业兴趣，即星系是如何出生和发展的。作为等级星系形成的领先理论描述了这种增长，从漫长的缩放，从小到大，简单到复杂。一开始，大爆炸后几千年，几乎所有的质量都是暗物质 - 那个神秘的，看不见的对手普通，发光。但是，暗物质并没有均匀地蔓延到婴儿宇宙中，很快密集口袋开始丛生在一起，在重力的拉动下凝聚到大致球形的束中。由于这些“暗物质晕”生长较大，更紧凑，气体聚集在核心，加油星星 - 第一个星系。多年来，星系，银河相撞并合并到更大，更大的系统中，最终营造出辉煌的宇宙庞然大物，就像我们自己的银河系一样。
然而，测试这个理论并不容易。建模是不断吐出关于星系结构和行为的预测，如果在实际宇宙中观察到，则会改善故事并给予它。但更频繁的是，像亚伯拉罕和梵克姆这样的天文学家发现他们既不会支持使用当前望远镜的模型。“我们受挫，因为我们无法进一步推动现有技术，”耶鲁大学教授Van Dokkum说。
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?
他们最终会发现宇宙学家长期以来一直在寻找的星系周围微妙的、模糊的结构吗?
然后逐渐，出乎意料地，答案本身就是答案。根据一个长期预测，像银河系一样的大星系应该坐在覆盖的碎片喷射的恒星，半吃的晕，以及创造它们的暴力碰撞的其他残余物。计算机模型显示这些星系包围，周围环绕着粗糙的结，凸起和物质溪流。数百到数千次微弱，富有的富人的“矮人”星系周围旋转。作为亚伯拉罕已经把它“每个星系看起来都应该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。越来越大的镜子让天文学家能够越来越深入地观察空间和时间，发现早期宇宙中异常微弱的光点。但是，当研究人员试图调查散布在大片天空中的弥散物质时，比如附近星系周围的晕，他们就遇到了麻烦。镜子反射表面的微小不规则会散射入射的光线，使图像被幽灵和其他伪影所污染，从而模糊了真实的数据。
宇宙几乎已经创造了它将要创造的所有恒星
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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。
范·多库姆大声地想:如果他和亚伯拉罕在宇宙中转动这样的镜头，会发生什么?他们最终会发现宇宙学家长期以来一直在寻找的星系周围微妙的、模糊的结构吗?
凭借14厘米的光圈，一只佳能镜头不会透露太多：这将需要数周的夜间曝光只是为了收集足够的光线来制造宇宙学家希望看到的暗淡物体。这是假设天气完美，没有技术打嗝。但是如果他们增加了更多镜头怎么办？通过同时通过多个镜头成像星系，如蜻蜓的复合眼，它们可以在更短的时间内捕获微弱的结构，同时还纠正错误。
“对我来说，整个谈话是以某种方式理论上的，”van dokkum回忆道。“但是鲍勃说，'你知道，为什么我们不这样做？喜欢，实际上建造它？'“
他们会称他们的创作蜻蜓。
W几个月后，亚伯拉罕和范·多库姆筹集了大约1.5万美元的研究基金，购买了一副新的佳能镜头和配套设备。2012年3月，他们把它开到魁北克的Mont-Mégantic黑暗天空保护区进行测试:纳米锥的涂层会像佳能声称的那样具有革命性吗?
在一个雪的停车场里装满了业余明星的人，他们将镜头附加到相机，将其安装在三脚架上，并在称为M51的螺旋星系上培训了小望远镜。首次在1700年代后期观察到，M51已被密切地研究并拍摄了几个世纪。但经过两小时的曝光率，佳能的镜头捕获了一个视觉，即科学家们只有在之前的收集暗示：远远超过M51的明亮中央螺旋是弥漫性的明显光环。“我们很快意识到镜头真的像我们希望的那么出色，”Van Dokkum说。
它又花了几个月的时间来提高两个镜头和其他现成部分来构建蜻蜓。他们用数码相机和聚焦器配对每个镜头，并将所有内容连接到Mac Mini。（为了最小化重启，每个镜头现在通过其自己的拇指驱动器大小的控制器运行，该控制器通过主计算机无线通信。）它们以防护金属缸内镜头封装在一起，然后它们在定制的安装座上螺栓固定在一起，因此all of Dragonfly’s eyes would point at the same spot in the sky. Abraham wrote software that would combine the three nearly identical snapshots into a single image.
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。”
“每个人都知道大型漫射星系不存在。所以他们从未想过寻找他们。“
回到家乡的大学，他们可以随心所欲地通过互联网控制蜻蜓。这种安逸和自由令人兴奋。“如果我们今晚决定要观测土星，我们就能做到，”范·多库姆说。“这种创造力和灵活性(在天文学上)是非常罕见的。”
到2013年，他们将“蜻蜓”镜片升级到8个。2014年，他们发表了第一个重大发现。他们与耶鲁大学研究生艾莉森·梅里特(Allison Merritt)一起，拍摄了一个名为M101的大型螺旋星系，也就是风车星系。在它周围的区域，他们发现了7个以前没人见过的矮星系。但当他们分析数据时，他们发现只有3颗矮星围绕M101运行。模型预测数百人。其余的在哪里?
可能是M101的许多卫星太暗了，蜻蜓号看不到。甚至可能有“赤裸的”光环围绕着根本没有恒星的星系运行。但亚伯拉罕和范多库姆说，明亮矮星的稀少是奇怪的。亚伯拉罕说:“如果蜻蜓号没能找到这些卫星(在其他星系周围)，那么要么是等级星系形成的理论是完全错误的，要么是某些物理因素阻止了恒星形成或把它们撕碎。”“我怀疑是后者的性质有令人惊讶的方式来摆脱恒星，或者从一开始就不允许它们形成。”
除了矮小的卫星之外，研究人员还预计会看到M101周围的瓦砾。他们知道，蜻蜓，足以检测它。但望远镜没有透露 - 哈洛显着缺席。rabble激动的天文学家做了什么？“不多，”van dokkum说。“你不能根据一个对象排除一整类理论。”
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。
目前的模型说，这种星系不应该存在。但是，他们在这里，在帝国，崩溃 - 快乐的昏迷群中打破了dab。“他们必须被许多暗物质举在一起，”van dokkum说。“否则他们将只是迅速撕裂。”
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。”
在亚伯拉罕看来，蜻蜓是对更深层次研究的“某种探路者”。“这个小望远镜非常擅长发现这些难以探测的东西，但要真正了解它们，你需要夏威夷或太空中的一个大望远镜。”散射可能会阻止大型反射器揭示像晕和矮星系这样的漫射结构。但一旦蜻蜓号发现了它们，天文学家就可以用这些大镜子放大一个特定的物体，使他们能够更详细地研究它。
D虻使亚伯拉罕和范多库姆在业余爱好者和专业天文学家中都小有名气。他们的同行为他们的聪明才智和早期成功喝彩。“蜻蜓是解开弥漫宇宙之谜的最新突破，”澳大利亚悉尼天文研究所主任乔斯·布兰德-霍桑说。他也很欣赏“蜻蜓”的发明者是如何设法摆脱宇宙学研究的官僚负担的。“没有什么比探索新事物、掌握自己的命运更让人兴奋的了，”他说。
哈佛大学(Harvard University)天文学家阿维·勒布(Avi Loeb)对此表示赞同。他将他的团队最近的一篇理论论文的发表归功于“蜻蜓”。2015年初，他和他的合著者开发了进化模型，预测星系团“外围”的发光气体排放。然而，根据他们的计算，这些辐射太微弱，无法用现有的望远镜观测到。由于没有方法来验证他们的预测，他们决定不值得发表。
然后，幸运的是，他们参加了哈佛大学的一个研讨会，亚伯拉罕在会上介绍了《蜻蜓》的一些初步发现。Loeb说:“我们了解到，‘蜻蜓’能够探测到我们在方程式中预测的确切的辉光。”他们激动不已，提交了论文，并于本月发表。
亚伯拉罕和范多库姆还不能确定蜻蜓会有多大，也不能确定它能看到多少东西。到目前为止，使用多达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分辨能力十分之一的漫反射物体。从理论上讲，更多的镜片应该会显示出更暗的东西。但这可能有一个限制:蜻蜓号镜头的折射率以及被称为银河卷云的微弱宇宙光污染的存在，可能会给望远镜的能力设置一个严格的上限。
“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。
本文最初在2016年1月发表于我们的“空间”问题。
