罗曼望远镜将追踪不断变化的宇宙

NASA的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜旨在展示运动中的宇宙。通过反复拍摄同一片区域，它将帮助天文学家研究从数小时、数年到更长时间内发生的变化，包括爆炸的恒星以及微弱的邻近恒星的活动。

这架望远镜以南希·格蕾丝·罗曼命名。她是NASA首任首席天文学家，也是NASA首位女性高管。《晚间报道》称，罗曼望远镜的主要优势，将来自三种通常难以同时实现的能力的结合：细节丰富的图像、极其宽广的视野以及定期监测。

这种结合可能会把对天空的观测变成一种更接近基于时间的记录，而不是一组彼此孤立的照片。亮度和位置的变化，可以揭示宇宙各处正在发生的物理过程。

宽广且细致的视野

罗曼望远镜常被拿来与哈勃太空望远镜比较。这两座天文台拥有大小相同的镜面，均观测可见光和红外光。不过，罗曼能够观测的天空面积最多可达哈勃的200倍。

更宽广的视野通常意味着细节有所损失。开普勒望远镜和凌星系外行星巡天卫星（TESS）调查了数量庞大的恒星，但它们较低的空间分辨率可能使相邻天体合并成一个看似单一的光源。詹姆斯·韦布太空望远镜能够提供更清晰的图像，但其较小的视野使它无法高效地同时追踪数百万个天体。

罗曼望远镜旨在填补这些方法之间的空白。它的分辨率应能让天文学家在拥挤的区域分辨出单颗恒星，而其宽广的观测区域则能让望远镜在一次观测中检查许多目标。重返同一片观测场，将增添第三个维度：时间。

不同类型的天体以不同的速度发生变化。只持续数小时的模式，可能指向与历经数年才形成的模式不同的事件。测量这些光线变化，应能帮助研究人员确定正在发生什么，而不必依赖单一的瞬间影像。

搜寻拥挤的银河系中心

两项大型巡天将在人们天空的不同区域，采用罗曼望远镜基于时间的观测策略。高银纬时域巡天将寻找超新星等遥远事件。银河系核球时域巡天则将聚焦于银河系密集的中心区域。

从地球上看，银河系核球呈现为一条苍白、模糊的带状结构，因为数量巨大的恒星连同气体和尘埃，都位于我们的视线方向上。罗曼的分辨率和红外观测能力将帮助天文学家逐一分辨这些恒星，为依赖亮度短暂变化的搜寻工作提供背景。

微引力透镜就是其中一种技术。当一个前景天体经过遥远恒星与望远镜之间时，它的引力可以使恒星的光线发生弯曲并被放大。这个介于两者之间的天体可能是一颗恒星、一颗大小约相当于火星的行星，或一个质量比太阳大数百倍的黑洞。

罗曼还将寻找凌日现象，即行星穿过其恒星表面、导致恒星光线小幅减弱的现象。由于银河系核球包含如此之多的恒星，天文学家预计这项巡天将发现约100,000颗凌日行星。

追踪微小而活跃的恒星

重复观测还将揭示恒星如何自转，以及其表面特征如何变化。这对最小、最冷的恒星尤其有价值，因为它们微弱的红色光线使得研究大量此类恒星变得困难。

预计表面温度低于约2,500摄氏度的恒星，其表面同时存在磁斑和云层。随着恒星自转，这些特征会移入和移出视野，产生的变化可用于计算恒星的自转周期。

比较许多恒星的这些周期，可能会显示恒星活动如何在很长的时间尺度上发展。这也可能为环绕这些恒星运行的行星周围环境提供线索。

过去八年中，TESS已经巡查了几乎整个天空，并测量了数百颗这类超小型恒星的自转周期。但它的可见光观测使这些恒星看起来相对昏暗，而较低的分辨率则会在恒星密集的区域造成问题。

预计罗曼将凭借近红外灵敏度、细致成像和广泛覆盖范围的结合，大幅扩大这一样本。来自更广泛环境、数量更多的恒星集合，可能帮助天文学家理解恒星行为如何发生变化——以及这对围绕它们运行的世界意味着什么。

从遥远的超新星，到银河系中心附近的行星和致密恒星，罗曼将观测一个变化远比肉眼所能展现的更加丰富的天空。