美國太空總署的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡正準備透過三項開創性的勘測來揭開宇宙最深的秘密。羅曼的任務設計參考了全球一千多名科學家的意見，將繪製數十億個星系的圖像，捕捉超新星和黑洞等宇宙現象的動態變化，並深入銀河系隱密的中心，尋找流浪行星和恆星殘骸。憑藉其全景視野和迅猛的巡天速度，羅曼可望徹底改變我們對暗能量、暗物質、星系形成，甚至遙遠世界起源的理解。

羅曼太空望遠鏡是美國國家航空暨太空總署（NASA）的天文台，旨在揭示暗能量和暗物質的秘密，搜尋和拍攝系外行星，並探索紅外線天文物理學的諸多主題。圖片來源：NASA

美國太空總署南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡團隊已完成該任務三個核心巡天任務的設計，這將開啟宇宙探索的新紀元。這些巡天任務旨在探討天文物理學中一些最深奧的謎團，從暗能量、暗物質到遙遠世界的形成，最終目標是大幅拓展我們對宇宙的理解。

「羅曼計畫旨在對宇宙進行廣泛而深入的巡天，以幫助我們解答暗能量和暗物質如何控制宇宙演化，以及太陽系外行星的人口結構等問題，」猶他大學副教授、羅曼觀測時間分配委員會（ROTAC）聯合主席蓋爾·扎索夫斯基（Gail Zasowski）說道。 「但首要目標是讓這些巡天具有廣泛的吸引力和廣泛的科學應用。它們是由天文學界設計的，也是為天文學界服務的，旨在最大限度地提升其所能帶來的科學價值。”

這張資訊圖表重點介紹了美國太空總署南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡的三個主要觀測項目，它們可以幫助天文學家以前所未有的方式觀察宇宙，揭示出散佈在浩瀚時空的數十億個宇宙天體。圖片來源：美國太空總署戈達德太空飛行中心

「羅曼號」擁有清晰的寬視野太空視野，加上其快速的巡天速度，將為天文學家提供前所未有的宇宙觀測視角。為了確定任務重點，羅曼團隊邀請科學界為每項巡天任務提出研究重點。來自多個機構的科學家組成的委員會審查了這些建議，並協助制定了三個強有力的巡天計畫。

今年4月，團隊根據社區意見最終確定了設計方案。這三項巡天任務加起來將佔據「羅曼號」五年主要任務期間高達75%的觀測時間。剩餘時間將留給更廣泛的科學界在未來提出和開發的其他項目。

「這些巡天設計是來自全球350多個機構的1000多名科學家兩年來共同努力的結晶，」羅曼號在NASA戈達德的高級計畫科學家朱莉·麥克納裡說道。 「我們很高興能夠聽到這麼多人的回饋，他們將在發射後利用這些數據來探索一切，從外太陽系的天體、銀河系中的行星、暗物質和暗能量，到爆炸的恆星、不斷增長的黑洞、數十億個星係等等。”

隨著所有主要硬體的交付，「羅曼」已進入發射準備的最後階段，正在NASA戈達德航太中心進行整合和關鍵環境測試。 「羅曼」計畫於2027年5月發射，團隊正努力爭取最早於2026年10月發射。

這張資訊圖表描述了NASA南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡即將開展的高緯度廣域巡天。該觀測項目包含三個部分，將在不到一年半的時間內覆蓋超過5000平方度（約佔天空面積的12%）。主要部分涵蓋約2500平方度，進行光譜分析（將光分解成各種顏色以研究揭示詳細資訊的模式）和多重濾光片成像（使天文學家能夠選擇特定波長的光），以提供精確研究宇宙所需的豐富資料集。較寬的部分使用單一濾光片覆蓋兩倍以上的區域，具體來說，覆蓋了南北半球地面望遠鏡都能觀測到的大片區域。最後一個部分聚焦於一個較小的區域，以提供更深入的視野，幫助天文學家研究暗淡遙遠的星系。圖片來源：NASA戈達德太空飛行中心

羅曼規模最大的巡天計畫——高緯度廣域巡天（High-Latitude Wide-Area Survey）——結合了成像和光譜技術，揭示了分佈在廣闊宇宙時間帶中的超過十億個星系。羅曼的觀測範圍遠離我們銀河系塵埃平面（這正是巡天計畫名稱中「高緯度」的含義），他仰望銀河系，而非穿過銀河系，從而獲得最清晰的遙遠宇宙影像。

羅曼拍攝的巨大的、深層圖像中星系的分佈和形狀可以幫助我們了解暗能量的性質——這種壓力似乎正在加速宇宙的膨脹——以及羅曼將通過其引力效應探測到的不可見暗物質如何影響我們宇宙結構的演變。

過去兩年，研究人員一直在探討如何擴大使用相同資料集進行研究的科學主題範圍，包括研究星系演化、恆星形成、宇宙空洞、星系間物質等等。

這張資訊圖表描述了NASA南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡即將進行的高緯度時間域巡天。該巡天的主要部分覆蓋超過18平方度的天區——相當於90個滿月大小——並觀測到大約80億年前發生的超新星爆發。巡天中較小的區域可以探測到更遠的地方，可能追溯到宇宙大約10億年前的時期。巡天將分為南北半球，位於羅曼望遠鏡可持續觀測到的天空區域。巡天的主要部分是羅曼望遠鏡五年主要任務期間，每五天進行一次30小時的觀測，持續兩年。圖片來源：NASA戈達德太空飛行中心

羅曼的高緯度時間域巡天系統可以透過反覆觀測宇宙的同一區域來探索我們動態的宇宙。將這些觀測結果拼接起來製作成影像，可以讓科學家研究天體和現像在幾天到幾年的時間段內是如何變化的。

這項巡天可以透過發現和研究數千顆特殊類型的爆炸恆星（即Ia型超新星）來探測暗能量。這些恆星災難使科學家能夠測量宇宙距離並追蹤宇宙的膨脹。

「長時間凝視大片天空，還能揭示中子星合併產生的黑洞，以及潮汐瓦解事件——恆星墜入黑洞時釋放的耀斑，」新澤西州新不倫瑞克市羅格斯大學教授、ROTAC聯合主席索拉布·賈（Saurabh Jha）說道。 「它還能讓天文學家探索變星體，例如活躍星系和雙星系統。而且，它比大多數其他太空望遠鏡能夠進行更開放的宇宙探索，為我們解答尚未想到的問題提供機會。”

這張資訊圖表描述了NASA南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡即將進行的銀河系核球時間域巡天。作為羅曼望遠鏡核心巡天中規模最小的巡天項目，這項觀測計畫包含對六個區域（總面積1.7平方度）的重複訪問。其中一個區域位於銀河係正中心，其他區域位於附近－羅曼望遠鏡每年春秋兩季將連續72天觀測到這片區域。這項巡天主要包含六個觀測季（羅曼望遠鏡主要任務初期三個，羅曼望遠鏡主要任務結束前三個），在此期間，羅曼望遠鏡每12分鐘觀測一次每個區域。在任務期間的其他時間，羅曼望遠鏡也會以較低的強度觀測這六個區域，這使得天文學家能夠探測到可能持續數年的微透鏡現象，這些現象預示著孤立的恆星質量黑洞的存在。圖片來源：NASA戈達德太空飛行中心

與高緯度巡天不同，羅曼的銀河系核球時間域巡天將向內觀測，提供迄今為止對銀河系中心最深的觀測之一。羅曼的清晰解析度和紅外線視野可以讓天文學家觀察數億顆恆星，尋找微透鏡訊號——當中間物體幾乎從背景恆星前方經過時，背景恆星光線的引力增強。雖然天文學家主要發現了環繞恆星的行星，但羅曼的微透鏡觀測可以發現位於其恆星宜居帶及更遠區域的行星，包括除水星外太陽系中所有行星的類似物。

同一組觀測結果還可以揭示在銀河系中漂移、不受任何恆星束縛的「流浪」行星、棕矮星（質量太輕，無法像恆星那樣透過核融合自身產生能量的「失敗恆星」）以及中子星和白矮星等恆星殘骸。科學家也可以透過觀察行星經過恆星前方時恆星週期性地變暗（這種現象稱為凌日現象）來發現10萬顆新世界。科學家還可以研究恆星本身，探測百萬顆巨型恆星上的“星震”，這是聲波在其內部迴盪的結果，可以揭示有關其結構、年齡和其他特性的信息。

羅曼的所有調查數據將在處理後立即公開，不存在獨佔訪問期。

「羅曼號前所未有的數據將為天文學家探索各種宇宙主題提供幾乎無限的機會，」麥克納裡說。 “任務啟動後，我們將迅速了解大量有關宇宙的新資訊。”

編譯自/ scitechdaily