一部关于不断进化的宇宙的电影，可能会让人毛骨悚然

新冠肺炎关于社交距离的规定生效后，我养成了早上在我家附近的树林里慢跑的习惯。在最初的几个月里，我专注于向上伸展到天空的绿色树枝，但最近我开始注意到地上躺着的树干的碎片。有许多这样的残留物，被白蚁吃掉，腐烂，最终扩散到下面的土壤中。看一眼这片森林，就会发现树木历史上一系列的进化阶段，这些树木在不同的时间生存或死亡。

这一现象在其他情况下也会发生。例如，我最近完成了一个为期九年的哈佛天文系主任任期。直到现在，我才开始注意到散落在我周围的以前的椅子，就像树林里的那些树干一样。

进入人生的新阶段可能会让人感到谦卑。我们从回顾冰冻的过去中获得了一种错误的永恒感，就好像它是一座永远不会被侵蚀的雕像。但这种观点是目光短浅的，因为每个时刻都可以看到一个新的开始，由我们无法控制的力量塑造，并在更大的范围内旋转。

老式的天文学也充斥着一种错误的永恒感。天文学家收集了宇宙的静止图像，给人的印象是太阳下没有什么真正的变化--或者太阳上方也没有什么变化。但就像我在树林中漫步时发现的那样，这些快照显示了不同年龄、处于历史上不同进化阶段的恒星和星系。计算机模拟通过求解物质的运动方程，帮助我们拼凑出完整的故事，从宇宙早期印记在宇宙微波背景上的初始条件开始。通过生成类似于望远镜捕捉到的人造宇宙的快照，这些模拟揭开了我们的宇宙根源。出现的科学见解是，我们存在的可能起源是早期宇宙中的量子涨落。也许我们应该在一年一度的母亲节和父亲节庆祝活动中加入“量子力学日”。

然而，由我们的观测组成的相册中有一些缺失的页面：例如，被称为宇宙黎明的时期，也就是第一批恒星和星系开启的时期。下一代望远镜，如詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)、陆基超大型望远镜和再电离阵列的氢纪元(HERA)，将在未来十年填补这些缺失的篇章。在接下来的十年里，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)、陆基超大型望远镜和再电离阵列的氢纪元(HERA)将填补这些缺失的篇章。

为了揭示天空中一个更真实的缺口，事件视界望远镜最近捕捉到了巨型星系M87中黑洞轮廓的静止图像。下一个目标是获得一系列图像或视频，显示黑洞周围吸积流的时间变异性。

在处理像星系这样的系统时，静止图像的传统是有意义的，这些系统在数十亿年的时间尺度上进化。但宇宙中也会出现短暂的烟花，在人类的一生中，这些烟花会燃烧起来，变得暗淡。观察它们是维拉·C·鲁宾天文台(Vera C.Rubin Observatory)传统时空调查(LSST)背后的动机，该天文台即将迎来第一道曙光。LSST将是一个拍摄项目，在十年的时间里，记录下南方天空每一小块近千张深度多彩的图像，并记录有史以来拍摄到的最广泛的宇宙视频，其中有过多的瞬息万变，光彩夺目。

一些LSST耀斑预计会是LIGO/Virgo或LISA探测到的引力波源的对应物。他们的发现将带来基于相同来源发出的引力波和电磁波的多信使天文学，为推动这些瞬变的中央引擎提供新的见解。相关的“标准警报器”可以作为宇宙学中精确测量距离的新尺子。

在银河系内，靠近地球的瞬变事件可能会导致灾难。例如，超新星爆炸可能导致前所未有的大规模物种灭绝。如果一颗类似于2013年袭击车里雅宾斯克附近无人居住地区或1908年袭击通古斯卡的流星袭击纽约市，造成的死亡人数和经济损失可能比新冠肺炎大得多。或者考虑一下来自太阳的一团热气的影响，这是一种所谓的日冕物质抛射，就是2012年错过地球的那种类型的日冕物质抛射。这样的事件可能会关闭通信系统，使卫星瘫痪，并损坏电网。总而言之，有关此类天体威胁的天文警报可能对确保我们物种的长寿至关重要。

与我们的长期生存最相关的是识别与地球相撞路线上的大型物体，类似于6600万年前杀死恐龙的奇克苏鲁伯小行星。2005年，国会通过了一项法案，要求NASA在2020年前找到并跟踪至少90%的大于140米(足以造成地区性破坏)的近地天体。到目前为止，只有三分之一的这些物体在天空中被识别出来。在最近与我的本科生阿米尔·西拉杰(Amir Siraj)的一篇论文中，我们解释了奇克苏鲁布小行星的一些令人费解的特性，它是一颗经过太阳附近的长周期彗星的潮汐破裂。如果未来的天空勘测提醒我们注意到另一个表面大小在天空中迅速增长的碎片，我们最好有一个应急计划来偏离它的轨迹-否则立即打电话给我们的房地产经纪人。

在接下来的几十年里，继续应对精密宇宙学的挑战，可以证明根据预期的桑达奇-勒布测试，描述宇宙膨胀率的哈勃常数并不是一个真正的常数。从长远来看，唯一不变的就是变化。宇宙在所谓暗能量的影响下加速膨胀，将是后新冠肺炎时代银河系外社会疏远的终极表现，阻止我们与银河系以外的文明未来进行任何接触。