揭开宇宙奥秘：罗曼太空望远镜来了，视野比哈勃望远镜大100倍！
揭开宇宙奥秘：罗曼太空望远镜来了，视野比哈勃望远镜大100倍！天文物理 2022-05-24 16:40
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罗曼太空望远镜现在成功地通过完成了初步设计审查，科学运行计划已经满足了所有的设计、进度和预算要求，现在将进入下一阶段：构建新设计的数据系统。当它发射到太空时，美国宇航局南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜将以前所未有的细节，创造出巨大的太空全景照片。罗曼太空望远镜广阔视野将使科学家能够进行全面的宇宙研究，产生大量关于宇宙的新信息。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8fPTZhtA1NnhucLQyW1bbCZor9hz1uooFTspc8YhAPvRVst88jI5rLbg/640?wx_fmt=jpeg罗曼太空望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope）的地面系统，将使来自航天器的数据向科学家和公众开放。美国宇航局（NASA）戈达德太空飞行中心的罗曼太空望远镜地面系统项目科学家肯·卡彭特说：对于这次任务来说，这是一个令人兴奋的里程碑，我们正在按部就班地及时完成数据系统的发射，我们期待着它将带来的突破性科学。罗曼太空望远镜将拥有与哈勃太空望远镜相同的分辨率，但捕捉到的视野几乎是哈勃太空望远镜的100倍（如下图2哈勃视野，图3罗曼视野）。
科学家们预计，罗曼太空望远镜将比美国宇航局（NASA）其他天体物理任务收集到更多的数据。利用哈勃望远镜的观测，天文学家彻底改变了我们的宇宙观，并带来了大量的发现。自1990年发射以来，哈勃太空望远镜已经收集了172 TB的数据。如果所有这些数据都以文本形式打印，并将页面放在彼此的顶部，那么堆栈将达到约8000公里高。这个距离足以到达哈勃轨道的15倍，也就是到月球距离的2%左右。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8ff2ItErsOgD40KYkx9icIPHwUupTraVdvZYwrqViaC4uvXr0A5TaKQ3sQ/640?wx_fmt=png罗曼太空望远镜收集数据的速度大约将是哈勃望远镜的500倍，在其五年的主要任务中，数据收集量将增加到20PB。如果这些数据被打印出来，堆栈将远远延伸到月球以外，通过罗曼太空望远镜丰富的观察，数不清的宇宙宝藏将会公之于众。如此庞大的信息量将要求美国宇航局（NASA）依赖新的处理和归档技术。科学家们将使用基于云的远程服务和比以前任务使用的更复杂工具来访问和分析罗曼太空望远镜的数据。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8fTIpQg8gJgATcmLpLoIH99zxCvkoDibekgEBLwxW2dlkru5BKlkyKq5Q/640?wx_fmt=png罗曼太空望远镜的所有数据，将在观测结束后的几天内公开，这是美国宇航局天体物理旗舰任务的第一次。这一点意义重大，因为罗曼太空望远镜的巨幅图像通常包含远不止主要观察目标。为各世界地的科学家将能够快速获得数据，他们将能够迅速发现短暂的现象，如超新星爆炸。快速探测到这些现象将允许其他望远镜进行后续观测。将从罗曼太空望远镜海量数据中受益的科学领域之一是微透镜研究。
精确定位行星https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8fQSicsVD0aKXx2SxIkdKPXIqz0ib8jyticevk9FOydyUL3AF6TQTRklfrQ/640?wx_fmt=jpeg引力透镜是一种观测效应，因为质量的存在扭曲了时空结构。这种效应在非常大质量物体周围是极端的，比如黑洞和整个星系。但即使是相对较小的物体，如恒星和行星，也会引起可检测到的翘曲程度，称为微透镜效应。任何时候，当两颗恒星从我们的有利位置近距离排列时，来自较远恒星的光线，在穿过较近恒星周围扭曲的时空时会弯曲。较近的恒星就像一个天然宇宙透镜，聚焦和加强来自背景恒星的光线。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8fQxicjAGcp2nOyxgsNpAPOibZcibRiagYjdGwnzzPt84phdHZyuIicEHVFibg/640?wx_fmt=jpeg科学家们认为这是亮度的峰值。围绕前景恒星运行的行星也可能会修改透镜光，充当它们自己的微小透镜。这些小的特征推动了罗曼太空望远镜微透镜研究的设计。IPAC/加州理工学院罗马科学支持中心的任务负责人雷切尔·阿克森(Rachel Akeson)说：有了如此大量的恒星和频繁观测，罗曼太空望远镜的微透镜测量将会看到数千次行星事件。每颗行星都会有一个独特签名，我们可以用它来确定行星的质量和与恒星的距离。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8fzPylzGrrFCGyDv05HXqnyXu9YJbDUlZHOluVBPgL8Bic5BibGFJeHjZg/640?wx_fmt=jpeg罗曼太空望远镜的微透镜研究还将探测到数百个其他奇怪而有趣的宇宙物体。罗曼太空望远镜将会发现没有恒星的行星，它们作为流氓世界在银河系漫游；棕矮星，它们太大，不能被描述为行星，但不足以点燃为恒星；以及恒星身体，包括中子星和黑洞，它们在恒星耗尽燃料时被留在后面。微透镜事件极为罕见，需要广泛观察。罗曼太空望远镜将在几个月内每15分钟监测数亿颗恒星，这是其他太空望远镜无法做到的，产生了前所未有的新信息流。
凝视银河系之外
虽然微透镜研究将着眼于我们银河系的中心，那里是恒星最密集的地方，但罗曼太空望远镜的宇宙学观测将远远超出银河系，研究数亿个其他星系。这些观测将有助于阐明两个最大的宇宙谜题：暗物质和暗能量。暗物质既不发射也不吸收光线，暗物质只能通过它对可见物质的引力效应才能被探测到。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8f0ESlgAfRmGNqEWl18S4p8Bz273uokLD9LiapMzJvY4LI2LjSJhibMmzg/640?wx_fmt=jpeg罗曼太空望远镜将通过探索规则物质和暗物质在空间和时间上的结构和分布来帮助弄清楚暗物质是由什么组成。这项研究只有使用许多星系的精确测量才能有效地完成。神秘的暗能量正在导致宇宙加速膨胀，但到目前为止，我们对此知之甚少。罗曼罗曼太空望远镜将通过多种观测策略来研究暗能量，包括对星系团和超新星的研究。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8fJnWtTjZU8fNpfR5TfLJf7sEXW6rz2eQBIDScQ5iaC41ETdgqGuYxvhA/640?wx_fmt=png科学家们将绘制宇宙的3D地图，以帮助我们了解宇宙是如何在暗能量的影响下，随着时间的推移而成长膨胀的。由于罗曼太空望远镜将拥有如此大的视野，它将极大地减少收集数据所需的时间。宇宙近红外星系外深部勘测(CANDELS)是哈勃望远镜有史以来最大的项目之一，旨在研究星系随时间的发展。虽然哈勃望远镜花了近21天的时间。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/VhMHdb59iboetyk1JZ6juribLgWhDyhG8fkXZloLVBIhq47NLibRuAwRicKrYegstaClMJRB2u4yeK09ibpeC272o2A/640?wx_fmt=jpeg但罗曼太空望远镜将在不到半小时的时间内完成类似观测，比哈勃望远镜快1000倍。使用罗曼望远镜，科学家们将能够以其他望远镜无法实现的方式扩展这些观测。这些庞大的数据集将帮助天文学家揭开基础物理学的宇宙之谜。
博科园｜研究/来自：美国宇航局戈达德太空飞行中心
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