美國宇航局的羅馬太空望遠鏡預計將發現10萬顆過境行星
美國宇航局的南希-格雷斯-羅馬太空望遠鏡將創造巨大的宇宙全景圖,幫助我們回答有關宇宙演變的問題。天文學家還期望這項任務在勘測銀河系中廣泛的恆星時,能夠利用兩種不同的技術找到數千顆行星。
南希-格雷斯-羅馬太空望遠鏡將通過追踪來自遙遠恆星的光量隨時間的變化來定位這些潛在的新世界,或外行星。在一種叫做引力微透鏡的技術中,光的峰值標誌著一個行星可能存在。另一方面,如果一顆恆星的光線週期性地變暗,那可能是因為有一顆行星在完成軌道時穿過恆星的表面。這種技術被稱為過境法。通過採用這兩種方法來尋找新的世界,天文學家將捕捉到銀河系中行星系統的組成和排列的前所未有的景象。
羅曼號計劃於21世紀20年代中期發射,將成為NASA最多產的行星獵手之一。該任務的大視場、精細的分辨率和令人難以置信的穩定性,將為發現通過微透鏡發現其他世界所需的微小光線變化提供一個獨特的觀測平台。這種探測方法利用了愛因斯坦廣義相對論所預言的巨大物體的引力光彎曲效應。
當前景恆星,即透鏡,與遠處的背景恆星,即光源,從地球上看時,隨機對準時,就會發生這種現象。當恆星圍繞銀河系的軌道漂移時,對準會在幾天到幾週內發生變化,改變源星的亮度。這些變化的精確模式為天文學家提供了關於前景中的透鏡星性質的線索,包括它周圍是否存在行星。
尋找系外行星的過境方法在美國航天局的開普勒和K2任務中取得了巨大的成功,迄今已發現了約2800顆經確認的行星,目前美國航天局的”過境系外行星調查衛星” (TESS)也在使用這種方法。由於南希-格雷斯-羅馬太空望遠鏡會發現圍繞更遙遠、更暗淡的恆星運行的行星,科學家們往往需要依靠該任務的龐大數據集來驗證行星。例如,南希-格雷斯-羅馬太空望遠鏡可能會看到二次日食,當一顆行星候選星經過其宿主恆星後方時,會出現小的亮度驟降,這有助於確認其存在。
微透鏡和過境的雙檢測方法相輔相成,讓南希-格雷斯-羅馬太空望遠鏡可以找到各種各樣的行星。過境法對繞著恆星非常近的行星效果最好。而微透鏡則可以探測到遠離宿主恆星的行星。這種技術也可以發現所謂的流氓行星,它們根本沒有與恆星的引力結合。這些世界的範圍可以從比火星還小的岩石行星到氣體巨行星。
南希-格雷斯-羅馬太空望遠鏡將發現的過境行星中,大約有四分之三有望成為木星和土星這樣的氣態巨行星,或者天王星和海王星這樣的冰態巨行星。其餘的大部分很可能是體積是地球的四到八倍的行星,也就是所謂的小海王星。這些世界特別有趣,因為我們的太陽系中沒有類似的行星。