美国国家航空航天局即将发射的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜将提供前所未有的银河系核心视野。该任务主要采用微透镜，将观测数亿颗恒星，有可能确定最遥远的系外行星，并彻底改变时域天文学。

美国宇航局的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜计划于2027年发射，旨在实现革命通过微透镜扩大我们对银河系的了解，有可能发现新的行星、黑洞和宇宙现象。

美国国家航空航天局的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜将提供有史以来最深入银河系中心的景象之一。该任务将监测数亿颗恒星，以寻找泄露行星、遥远恒星、出没于太阳系外围的小冰天体、孤立黑洞等存在的蛛丝蛛迹。罗曼可能会创造一项已知最远的系外行星的新纪录，让人们看到一个不同的银河系社区，那里可能是与目前已知的5500多个世界截然不同的世界。

观看这段视频，了解时域天文学，以及时间如何成为南希·格蕾丝·罗马太空望远镜星系凸起调查的关键因素。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

Revolutio构建时域天文学

罗曼的长期天空监测将使这些结果成为可能，这对科学家们所谓的时域天文学来说是一个福音，该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观测队，共同努力捕捉这些变化。罗曼的银河凸出时域巡天将聚焦于银河系，使用望远镜的红外视觉(见下面的视频)透过尘埃云来观察，尘埃云会挡住我们对银河系拥挤中心区域的视线。

“罗曼将是一台令人难以置信的探索机器，将广阔的太空视野与敏锐的视野结合在一起，”马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的罗曼高级项目科学家朱莉·麦克纳里(Julie McEnery)说。“它的时域调查将产生一个关于宇宙的新信息宝库。”

美国宇航局的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜将能够探索更多的宇宙问题，这要归功于一个新的近红外滤光片。这次升级将使天文台能够看到更长的波长的光，为从太阳系边缘到太空最远的发现开辟了令人兴奋的新机会。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

微透镜效应及其意义

当罗马号预计在2027年5月发射时，该任务将在银河系中心搜寻微透镜事件，即当恒星或行星等物体与一颗不相关的背景恒星近乎完美地对齐时，就会发生微透镜事件。因为任何有质量的东西都会扭曲时空结构，所以来自遥远恒星的光在经过近处时会绕着较近的物体弯曲。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亮度高峰。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。

罗曼观测到的银河系中心的模拟图像，仅覆盖了罗曼星系凸起时域巡天总面积的不到1%。模拟的恒星是从贝桑顿星系模型中绘制的。来源:马修·彭尼(路易斯安那州立大学)

按照目前的计划，这项调查将包括每15分钟拍摄一张照片，持续大约两个月。在Roman的五年主要任务中，天文学家将重复这一过程六次，总共进行一年多的观测。

“这将是有史以来对天空进行的最长曝光之一，”哥伦布俄亥俄州立大学的天文学教授斯科特·高迪(Scott Gaudi)说，他的研究正在帮助罗曼制定调查策略。“而且它将覆盖大部分未知的行星领域。”

发现预期

天文学家希望这次调查能发现一千多颗远离主星的行星，它们所在的星系距离地球比以往任何一次探测都要远。其中包括一些可能位于其主星的宜居带内的行星——在轨道距离的范围内，液态水可以在表面存在——以及质量只有月球几倍的行星。

这个艺术家的概念图显示了银河系的区域，罗马的星系凸起时域调查将覆盖。这个方向的高密度恒星将产生超过5万个微透镜事件，这将揭示行星、黑洞、中子星、海王星外天体，并使令人兴奋的恒星科学成为可能。当涉及到行星发现时，这项调查还将涵盖相对未知的领域。这一点很重要，因为行星形成和演化的方式可能因其在星系中的位置而异。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迄今为止发现的最常见的行星类型较少。罗曼将在相反的方向上寻找，朝向银河系的中心，他也可能在银河系附近找到不同的地方。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI实验室

罗曼甚至可以用微透镜探测到根本不围绕恒星运行的“流氓”世界。这些宇宙漂流者可能是在孤立中形成的，也可能是被赶出了它们的母行星系统。研究它们为了解行星系统的形成和演化提供了线索。

罗曼的微透镜观测还将帮助天文学家探索不同类型的恒星周围有多常见的行星，包括双星系统。这项任务将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恒星的世界，这是在美国宇航局开普勒太空望远镜和TESS(凌日系外行星测量卫星)开始的工作的基础上进行的。

该调查将确定的一些物体存在于宇宙的灰色地带。它们被称为褐矮星，它们的质量太大，不能被描述为行星，但又没有大到足以点燃恒星。研究它们将使天文学家能够探索行星和恒星形成之间的界限。

罗曼还有望发现1000多颗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。如果没有一个可见的伴星来表明黑洞的存在，那么黑洞几乎是不可能被发现的，但即使没有伴星，罗曼也能探测到它们，因为微透镜只依赖于物体的引力。该任务还将发现孤立的中子星——质量不足以形成黑洞的恒星的剩余核心。

这个动画比较了两种行星探测方法的信号:高质量和低质量行星的微透镜(上)和凌日(下)。微透镜效应会使恒星的亮度出现峰值，而凌日则会产生相反的效果。由于这两种方法都涉及跟踪我们从恒星接收到的光的数量，天文学家将能够对这两种方法使用相同的数据集。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI实验室

宇宙物体和恒星研究

天文学家将利用罗曼找到数以千计的柯伊伯带天体，这些天体大多是分散在海王星之外的冰体。望远镜将发现一些直径只有6英里(约为冥王星直径的1%)的小行星，有时是通过直接从反射的阳光中看到它们，有时是由于它们挡住了背景恒星的光线。

类似的皮影戏将揭示地球和银河系中心之间的10万颗凌日行星。这些行星在它们的主星前面交叉，当它们绕着主星运行时，会暂时使我们从主星接收到的光线变暗。这种方法将揭示比微透镜所揭示的更接近其主星的行星，并且可能有一些位于宜居带。

科学家还将对100万颗巨星进行恒星地震学研究。这将包括分析声波在恒星气体内部的回声所引起的亮度变化，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的发现都将来自Roman的银河凸起时域调查，它将占Roman五年主要任务观测时间的不到四分之一。它广阔的太空视野将使天文学家能够以前所未有的方式进行许多这样的研究，为我们提供一个不断变化的宇宙的新视角。

南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理，参与的有美国宇航局喷气推进实验室、南加州的加州理工学院/IPAC、巴尔的摩的太空望远镜科学研究所，以及一个由来自不同研究机构的科学家组成的科学团队。主要工业合作伙伴是科罗拉多州博尔德市的鲍尔航空航天技术公司;佛罗里达州墨尔本的L3Harris Technologies;以及加州千橡市的Teledyne科学与成像公司。