北京
来源：中国科学报
记者：文乐乐
最早于8月30日，美国国家航空航天局（NASA）将发射耗资43亿美元的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜（以下简称罗曼望远镜）。罗曼望远镜不仅拥有哈勃空间望远镜般的清晰视野，同时视场还扩大了100倍，从而能够快速巡天观测，解答从暗能量本质到恒星周围行星分布情况的一系列天文学重大问题。
罗曼望远镜2.4米主镜的清晰度堪比哈勃望远镜，且观测的天区范围是后者的100倍。图片来源：NASA
天文学近年来已发展成为一门大数据科学，巡天望远镜一次观测就能捕捉到数千个天体。这台2.4米口径的望远镜将发现大量天体目标，供5年前NASA发射的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）日后进行详细观测。美国加州大学圣克鲁兹分校的Garth Illingworth表示：“罗曼望远镜将产出精彩的科学成果，并为JWST提供宝贵的参考数据。”
罗曼望远镜前5年将主要开展3项大型巡天观测：第一项聚焦超新星，第二项聚焦宇宙学，第三项则聚焦系外行星。前两项观测旨在揭示暗能量的奥秘。
第一项观测将通过探测数万颗遥远的超新星来追踪线索。超新星能提供可靠的距离测量数据，这是衡量宇宙随时间膨胀的关键。目前的测量仅依赖接近银河系的不到2000颗超新星。“这是一个巨大飞跃。”该超新星巡天项目联合负责人、美国马里兰大学的Rebekah Hounsell说。
更多线索将来自宇宙学巡天项目，它将绘制10亿多个星系的地图，以探究暗能量在宇宙演化过程中对星系团的影响。该项目还将测量星系形状因暗物质引力作用而产生的细微变化，这将揭示暗物质所在的位置。由于暗物质同样对宇宙加速膨胀敏感，因此这将为研究暗能量提供新的抓手。
结合另外两台巡天望远镜——欧几里得轨道望远镜和薇拉·鲁宾天文台的数据，这些测量结果将为暗能量提供迄今最精确的约束条件。“这是一个相当难测量的信号。”宇宙学巡天项目负责人、NASA喷气推进实验室（JPL）的Olivier Doré表示，“我们在观测分析方面确实正在突破极限。”
探究暗能量需要数年的数据积累，相比之下，系外行星调查应该能更快产生结果。目前已知的约6000颗系外行星大多数是在其凌日（从宿主恒星前方经过）时被发现的。预计罗曼望远镜将发现10万颗新的凌日系外行星。
为了寻找那些尚未被发现的行星，罗曼望远镜将连续数月凝视拥挤的银河系中心区域并监测1亿颗恒星，以捕捉由一种被称为“引力微透镜”效应引起的短暂亮度变化。当一颗前景恒星从一颗遥远背景恒星前方经过时，较近恒星的引力会如同透镜般短暂放大较远恒星的光线。如果前景恒星拥有一颗行星，该行星也会充当透镜，在增亮过程中产生特征性的双脉冲信号。“它能够测定那些无法通过其他方式测定的行星分布情况。”领导引力微透镜观测项目的美国俄亥俄州立大学的Scott Gaudi表示。
罗曼望远镜还将搭载一台实验性日冕仪，这是一种利用特殊形状的遮光板揭示行星光线的仪器。研究人员希望通过罗曼望远镜先进的日冕仪并配备能对单个光子计数的超灵敏探测器，捕捉来自更古老、温度更低的木星大小系外行星的反射光。“罗曼望远镜将使我们第一次有机会观测像木星这样的成熟行星的反射光。”美国加州大学天文台主任、日冕仪团队成员Bruce Macintosh表示，这些图像甚至可能揭示云层的存在。
自天体物理学界2010年的一项调查建议NASA推进当时被称为宽视场红外巡天望远镜的项目以来，任务本身已经发生了很大变化。2020年，该任务以NASA首任首席天文学家南希·格雷斯·罗曼的名字重新命名，此后基本按计划推进。
与其他现代巡天望远镜一样，罗曼望远镜的设计初衷是捕捉意料之外的现象。每当它再次观测同一片天区时，会自动搜寻任何发生变化的天体，并迅速向全球天文学家报告——这一机制与薇拉·鲁宾天文台相似。“凭借其广阔的视场和深空观测能力，罗曼望远镜将大放异彩。”美国加州理工学院的Mansi Kasliwal说。
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