为什么宇航局的罗马任务将研究银河系的闪烁灯光

美国宇航局的南希·格雷斯·罗马太空望远镜将为我们银河系中心提供有史以来最深入的观测之一。该任务将监测数亿颗恒星，寻找泄露行星、遥远恒星、太阳系外围小冰天体、孤立黑洞等存在的蛛丝马迹。罗曼可能会创下已知最远系外行星的新纪录，让人们一睹另一个不同的银河系邻域的风采，那里可能拥有与目前已知的5,500多个行星截然不同的世界。

罗曼的长期天空监测将使这些结果成为可能，这对科学家所谓的时域天文学来说是一个福音，该学研究宇宙如何随时间变化。罗曼将加入不断壮大的国际天文台队伍，共同捕捉这些正在发生的变化。罗曼的银河核球时域巡天将重点关注银河系，利用望远镜的红外视觉来透视尘埃云，这些尘埃云会阻挡我们观察银河系拥挤的中心区域。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的罗马高级项目科学家朱莉·麦肯尼(JulieMcEnery)表示：“罗曼将成为一台令人难以置信的发现机器，将广阔的太空视野与敏锐的视野结合起来。”“它的时域调查将产生有关宇宙的新信息宝库。”

预计2027年5月，Roman发射时，该任务将在银河系中心搜寻微透镜事件，当恒星或行星等物体与从我们的角度来看不相关的背景恒星几乎完美对齐时，就会发生微透镜事件。由于任何具有质量的物体都会扭曲时空结构，因此来自遥远恒星的光在经过较近的物体时会在较近的物体周围弯曲。因此，较近的物体就像一个天然的放大镜，使背景恒星的亮度暂时达到峰值。该信号让天文学家知道有一个介入物体，即使他们无法直接看到它。

在目前的计划中，该调查将持续大约两个月，全天候每15分钟拍摄一张图像。天文学家将在罗曼为期五年的主要任务中重复这一过程六次，总共进行了一年多的观测。

“这将是有史以来曝光时间最长的天空之一，”哥伦布俄亥俄州立大学天文学教授斯科特·高迪说，他的研究正在帮助罗曼的调查策略提供信息。“它将涵盖行星方面很大程度上未知的领域。”

天文学家预计，这次调查将揭示一千多颗行星，它们的轨道远离其主恒星，其系统距离地球的距离比之前任何任务探测到的都要远。其中包括一些可能位于其主恒星的宜居带(表面存在液态水的轨道距离范围)内的行星，以及重量仅为月球质量几倍的行星。

罗曼甚至可以利用微透镜探测根本不绕恒星运行的“流氓”世界。这些宇宙漂流者可能是孤立形成的，或者是被赶出了他们的家乡行星系统。研究它们可以提供有关行星系统如何形成和演化的线索。

罗曼的微透镜观测还将帮助天文学家探索不同类型恒星(包括双星系统)周围行星的常见情况。该任务将在美国宇航局开普勒太空望远镜和TESS(凌日系外行星勘测卫星)启动的工作基础上，通过识别现实生活中的“塔图因”行星，估计在我们的银河系中发现了多少个拥有两颗主星的世界。

该调查将识别的一些物体存在于宇宙灰色区域。褐矮星被称为褐矮星，它们的质量太大，无法被描述为行星，但又不足以点燃恒星。研究它们将使天文学家能够探索行星和恒星形成之间的边界。

罗曼预计还将发现一千多个中子星和数百个恒星质量黑洞。这些重量级恒星是在大质量恒星耗​​尽燃料并坍塌后形成的。当黑洞没有可见的伴星来表明它们的存在时，几乎不可能找到它们，但即使没有伴星，罗曼也能探测到它们，因为微透镜仅依赖于物体的重力。该任务还将发现孤立的中子星——质量不足以成为黑洞的恒星的剩余核心。

天文学家将利用罗马发现数千个柯伊伯带天体，这些天体是大部分散布在海王星之外的冰体。该望远镜将发现一些小至约六英里(约为冥王星直径的1%)的恒星，有时是通过反射的阳光直接观察它们，而另一些则是因为它们阻挡了背景恒星的光线。

类似的皮影戏将揭示地球和银河系中心之间的100,000颗凌日行星。当这些世界绕其轨道运行时，会在它们的主恒星前面交叉，并暂时使我们从恒星接收到的光变暗。这种方法将揭示比微透镜揭示的更靠近其主恒星的行星，并且可能有一些位于宜居带。

科学家还将对一百万颗巨星进行恒星地震学研究。这将涉及分析声波在恒星气体内部回响引起的亮度变化，以了解其结构、年龄和其他特性。

所有这些科学发现以及更多科学发现都将来自罗曼的银河核球时域调查，该调查将占罗曼五年主要任务观测时间的不到四分之一。其广阔的空间视野将使天文学家能够以以前不可能的方式进行许多此类研究，使我们对不断变化的宇宙有了新的认识。