南希-格雷斯-罗马太空望远镜将创造巨大的宇宙全景图

美国宇航局的南希-格雷斯-罗马太空望远镜将创造巨大的宇宙全景图,帮助我们回答有关宇宙演变的问题。天文学家还期望这项任务在勘测银河系中广泛的恒星时,能够利用两种不同的技术找到数千颗行星。

南希-格雷斯-罗马太空望远镜将通过追踪来自遥远恒星的光量随时间的变化来定位这些潜在的新世界,或外行星。在一种叫做引力微透镜的技术中,光的峰值标志着一个行星可能存在。另一方面,如果一颗恒星的光线周期性地变暗,那可能是因为有一颗行星在完成轨道时穿过恒星的表面。这种技术被称为过境法。通过采用这两种方法来寻找新的世界,天文学家将捕捉到银河系中行星系统的组成和排列的前所未有的景象。

罗曼号计划于21世纪20年代中期发射,将成为NASA最多产的行星猎手之一。该任务的大视场、精细的分辨率和令人难以置信的稳定性,将为发现通过微透镜发现其他世界所需的微小光线变化提供一个独特的观测平台。这种探测方法利用了爱因斯坦广义相对论所预言的巨大物体的引力光弯曲效应。

当前景恒星,即透镜,与远处的背景恒星,即光源,从地球上看时,随机对准时,就会发生这种现象。当恒星围绕银河系的轨道漂移时,对准会在几天到几周内发生变化,改变源星的亮度。这些变化的精确模式为天文学家提供了关于前景中的透镜星性质的线索,包括它周围是否存在行星。

寻找系外行星的过境方法在美国航天局的开普勒和K2任务中取得了巨大的成功,迄今已发现了约2800颗经确认的行星,目前美国航天局的 "过境系外行星调查卫星"(TESS)也在使用这种方法。由于南希-格雷斯-罗马太空望远镜会发现围绕更遥远、更暗淡的恒星运行的行星,科学家们往往需要依靠该任务的庞大数据集来验证行星。例如,南希-格雷斯-罗马太空望远镜可能会看到二次日食,当一颗行星候选星经过其宿主恒星后方时,会出现小的亮度骤降,这有助于确认其存在。

微透镜和过境的双检测方法相辅相成,让南希-格雷斯-罗马太空望远镜可以找到各种各样的行星。过境法对绕着恒星非常近的行星效果最好。而微透镜则可以探测到远离宿主恒星的行星。这种技术也可以发现所谓的流氓行星,它们根本没有与恒星的引力结合。这些世界的范围可以从比火星还小的岩石行星到气体巨行星。

南希-格雷斯-罗马太空望远镜将发现的过境行星中,大约有四分之三有望成为木星和土星这样的气态巨行星,或者天王星和海王星这样的冰态巨行星。其余的大部分很可能是体积是地球的四到八倍的行星,也就是所谓的小海王星。这些世界特别有趣,因为我们的太阳系中没有类似的行星。

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