揭開宇宙奧秘：羅曼太空望遠鏡來了，視野比哈勃望遠鏡大100倍
2020-07-26 博科園羅曼太空望遠鏡現在成功地通過完成了初步設計審查，科學運行計劃已經滿足了所有的設計、進度和預算要求，現在將進入下一階段：構建新設計的數據系統。當它發射到太空時，美國宇航局南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡將以前所未有的細節，創造出巨大的太空全景照片。羅曼太空望遠鏡廣闊視野將使科學家能夠進行全面的宇宙研究，產生大量關於宇宙的新信息。
羅曼太空望遠鏡（Nancy Grace Roman Space Telescope）的地面系統，將使來自太空飛行器的數據向科學家和公眾開放。美國宇航局（NASA）戈達德太空飛行中心的羅曼太空望遠鏡地面系統項目科學家肯·卡彭特說：對於這次任務來說，這是一個令人興奮的裡程碑，我們正在按部就班地及時完成數據系統的發射，我們期待著它將帶來的突破性科學。羅曼太空望遠鏡將擁有與哈勃太空望遠鏡相同的解析度，但捕捉到的視野幾乎是哈勃太空望遠鏡的100倍（如下圖2哈勃視野，圖3羅曼視野）。
科學家們預計，羅曼太空望遠鏡將比美國宇航局（NASA）其他天體物理任務收集到更多的數據。利用哈勃望遠鏡的觀測，天文學家徹底改變了我們的宇宙觀，並帶來了大量的發現。自1990年發射以來，哈勃太空望遠鏡已經收集了172 TB的數據。如果所有這些數據都以文本形式列印，並將頁面放在彼此的頂部，那麼堆棧將達到約8000公裡高。這個距離足以到達哈勃軌道的15倍，也就是到月球距離的2%左右。
羅曼太空望遠鏡收集數據的速度大約將是哈勃望遠鏡的500倍，在其五年的主要任務中，數據收集量將增加到20PB。如果這些數據被列印出來，堆棧將遠遠延伸到月球以外，通過羅曼太空望遠鏡豐富的觀察，數不清的宇宙寶藏將會公之於眾。如此龐大的信息量將要求美國宇航局（NASA）依賴新的處理和歸檔技術。科學家們將使用基於雲的遠程服務和比以前任務使用的更複雜工具來訪問和分析羅曼太空望遠鏡的數據。
羅曼太空望遠鏡的所有數據，將在觀測結束後的幾天內公開，這是美國宇航局天體物理旗艦任務的第一次。這一點意義重大，因為羅曼太空望遠鏡的巨幅圖像通常包含遠不止主要觀察目標。為各世界地的科學家將能夠快速獲得數據，他們將能夠迅速發現短暫的現象，如超新星爆炸。快速探測到這些現象將允許其他望遠鏡進行後續觀測。將從羅曼太空望遠鏡海量數據中受益的科學領域之一是微透鏡研究。
精確定位行星
引力透鏡是一種觀測效應，因為質量的存在扭曲了時空結構。這種效應在非常大質量物體周圍是極端的，比如黑洞和整個星系。但即使是相對較小的物體，如恆星和行星，也會引起可檢測到的翹曲程度，稱為微透鏡效應。任何時候，當兩顆恆星從我們的有利位置近距離排列時，來自較遠恆星的光線，在穿過較近恆星周圍扭曲的時空時會彎曲。較近的恆星就像一個天然宇宙透鏡，聚焦和加強來自背景恆星的光線。
科學家們認為這是亮度的峰值。圍繞前景恆星運行的行星也可能會修改透鏡光，充當它們自己的微小透鏡。這些小的特徵推動了羅曼太空望遠鏡微透鏡研究的設計。IPAC/加州理工學院羅馬科學支持中心的任務負責人雷切爾·阿克森(Rachel Akeson)說：有了如此大量的恆星和頻繁觀測，羅曼太空望遠鏡的微透鏡測量將會看到數千次行星事件。每顆行星都會有一個獨特籤名，我們可以用它來確定行星的質量和與恆星的距離。
羅曼太空望遠鏡的微透鏡研究還將探測到數百個其他奇怪而有趣的宇宙物體。羅曼太空望遠鏡將會發現沒有恆星的行星，它們作為流氓世界在銀河系漫遊；棕矮星，它們太大，不能被描述為行星，但不足以點燃為恆星；以及恆星身體，包括中子星和黑洞，它們在恆星耗盡燃料時被留在後面。微透鏡事件極為罕見，需要廣泛觀察。羅曼太空望遠鏡將在幾個月內每15分鐘監測數億顆恆星，這是其他太空望遠鏡無法做到的，產生了前所未有的新信息流。
凝視銀河系之外
雖然微透鏡研究將著眼於我們銀河系的中心，那裡是恆星最密集的地方，但羅曼太空望遠鏡的宇宙學觀測將遠遠超出銀河系，研究數億個其他星系。這些觀測將有助於闡明兩個最大的宇宙謎題：暗物質和暗能量。暗物質既不發射也不吸收光線，暗物質只能通過它對可見物質的引力效應才能被探測到。
羅曼太空望遠鏡將通過探索規則物質和暗物質在空間和時間上的結構和分布來幫助弄清楚暗物質是由什麼組成。這項研究只有使用許多星系的精確測量才能有效地完成。神秘的暗能量正在導致宇宙加速膨脹，但到目前為止，我們對此知之甚少。羅曼羅曼太空望遠鏡將通過多種觀測策略來研究暗能量，包括對星系團和超新星的研究。
科學家們將繪製宇宙的3D地圖，以幫助我們了解宇宙是如何在暗能量的影響下，隨著時間的推移而成長膨脹的。由於羅曼太空望遠鏡將擁有如此大的視野，它將極大地減少收集數據所需的時間。宇宙近紅外星系外深部勘測(CANDELS)是哈勃望遠鏡有史以來最大的項目之一，旨在研究星系隨時間的發展。雖然哈勃望遠鏡花了近21天的時間。
但羅曼太空望遠鏡將在不到半小時的時間內完成類似觀測，比哈勃望遠鏡快1000倍。使用羅曼望遠鏡，科學家們將能夠以其他望遠鏡無法實現的方式擴展這些觀測。這些龐大的數據集將幫助天文學家揭開基礎物理學的宇宙之謎。
博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達德太空飛行中心
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