为什么美国宇航局的罗马任务将研究银河系

　　Roman对我们星系中心观测的模拟图像，仅覆盖了Roman星系膨胀时域调查总面积的不到1%。模拟的恒星来自贝桑松星系模型。鸣谢:uux.cn/马修·彭尼(路易斯安那州立大学)

　　据美国宇航局戈达德太空飞行中心（阿什利·巴尔泽）：美国国家航空航天局的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将为我们银河系的中心提供有史以来最深的视角之一。该任务将监测数亿颗恒星，寻找泄露行星、遥远恒星、困扰太阳系外围的小型冰状物体、孤立黑洞等存在的蛛丝马迹。Roman可能会为最远的已知系外行星创造新的记录，提供一个不同的银河系邻居的一瞥，这些邻居可能是与目前已知的5500多个世界完全不同的世界的家园。

　　Roman的长期天空监测将使这些结果成为可能，这代表了科学家所谓的时域天文学的福音，时域天文学研究宇宙如何随时间变化。罗曼将加入一个不断壮大的国际天文台舰队，共同捕捉这些变化。Roman的银河膨胀时域调查将集中在银河系，使用望远镜的红外视觉来看穿尘埃云，这些尘埃云可能会阻挡我们对银河系拥挤的中心区域的观察。

　　“Roman将是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觉结合起来，”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Roman高级项目科学家朱莉·麦克内里说。"它的时域调查将会产生一个关于宇宙的新信息宝库。"

　　当Roman预计在2027年5月发射时，该任务将搜索银河系的中心，寻找微透镜事件，当一个物体，如恒星或行星，从我们的角度看，与一个不相关的背景恒星接近完美对齐时，就会发生微透镜事件。因为任何有质量的物体都会扭曲时空结构，所以来自遥远恒星的光在经过较近的物体时会弯曲。因此，较近的天体就像一个天然的放大镜，在背景恒星的光线中产生一个暂时的峰值。这个信号让天文学家知道有一个介入的物体，即使他们不能直接看到它。

　　在目前的计划中，这项调查将持续约两个月，每天24小时每15分钟拍摄一张照片。在罗曼为期五年的主要任务中，天文学家将重复这一过程六次，总共进行一年多的观察。

　　“这将是有史以来对天空曝光时间最长的一次，”哥伦布俄亥俄州立大学的天文学教授斯科特·高迪说，他的研究有助于为罗曼的调查策略提供信息。"当涉及到行星时，它将覆盖大部分未知的领域."

　　这位艺术家的概念显示了罗曼的银河膨胀时域调查将涵盖的银河系区域。这个方向上更高密度的恒星将产生50，000多个微透镜事件，这些事件将揭示行星、黑洞、中子星、外海王星物体，并使激动人心的恒星科学成为可能。在寻找行星方面，该调查还将覆盖相对未知的领域。这很重要，因为行星形成和演化的方式可能会因它们在星系中的位置不同而不同。我们的太阳系位于银河系的边缘，大约在银河系旋臂的中间。开普勒太空望远镜最近的一项研究表明，银河系边缘的恒星拥有的最常见的行星类型较少。Roman将在相反的方向进行搜索，朝着银河系的中心，也可能在那个星系附近找到差异。鸣谢:uux.cn/美国宇航局戈达德太空飞行中心

　　天文学家预计，这次调查将揭示出1000多颗远离主恒星运行的行星，这些行星位于比以往任何任务都更远离地球的系统中。这包括一些可能位于其宿主恒星的可居住区内的行星——液态水可以存在于表面的轨道距离范围——以及重量仅为月球质量几倍的行星。

　　Roman甚至可以利用微透镜探测出根本不围绕恒星运行的“流氓”世界。这些宇宙漂流者可能是孤立形成的，或者被踢出了他们的家园行星系统。研究它们提供了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周围的行星有多常见，包括双星系统。该任务将通过识别现实生活中的“塔图因”行星来估计我们的银河系中发现了多少个具有两个宿主星的世界，以美国宇航局的开普勒太空望远镜和TESS(凌日系外行星调查卫星)开始的工作为基础。

　　调查将确定的一些物体存在于宇宙灰色地带。被称为褐矮星，它们太大了以至于不能被描述为行星，但也没有大到足以点燃成为恒星。研究它们将允许天文学家探索行星和恒星形成之间的界限。

　　预计罗曼还将发现一千多颗中子星和数百个恒星质量的黑洞。这些重量级物质是在大质量恒星耗尽燃料并坍缩后形成的。当黑洞没有可见的同伴来发出它们存在的信号时，几乎不可能发现它们，但是即使没有人陪伴，Roman也能够探测到它们，因为微透镜只依赖于物体的重力。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残余核心。

　　天文学家将利用Roman发现数以千计的柯伊伯带天体，它们是散布在海王星之外的冰体。该望远镜将发现一些直径约为6英里(约为冥王星直径的1%)的小天体，有时通过直接从反射的阳光中看到它们，而另一些则因为它们阻挡了背景恒星的光线。

　　一个类似的影子游戏将展示地球和银河系中心之间的10万颗凌日行星。这些世界在它们绕轨道运行时在它们的主恒星前面穿过，并暂时减弱我们从主恒星接收到的光线。这种方法将揭示比微透镜揭示的更接近其主恒星的行星轨道，并可能发现一些位于可居住区的行星。

　　科学家们还将对一百万颗巨星进行恒星地震学研究。这将包括分析由声波通过恒星内部气体反射引起的亮度变化，以了解其结构、年龄和其他属性。

　　所有这些科学发现以及更多的发现都将来自罗曼的星系膨胀时域调查，在罗曼为期五年的主要任务中，该调查只占不到四分之一的观察时间。它对太空的广阔视野将允许天文学家以前所未有的方式进行许多这样的研究，给我们一个不断变化的宇宙的新视角。