美國太空總署羅馬望遠鏡:詹姆斯韋伯的繼任者將如何利用大量數據繪製宇宙地圖

自去年 7 月發布第一張影像以來,詹姆斯韋伯太空望遠鏡正在繼續揭開宇宙的美麗和神秘,但部署下一個大型太空望遠鏡的任務已經在順利進行中。

南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡將成為繼部署最新的美國宇航局望遠鏡之後發射的下一個大型太空望遠鏡,該望遠鏡本身是仍在使用的哈伯望遠鏡的後繼者。

一位參與該計畫的歐洲太空總署(ESA)科學家告訴歐洲新聞台,羅曼的發射將開創「天文學的新時代」;它將收集比美國太空總署之前發射的任何其他任務更多的數據,並試圖回答天文物理學中的一些最大問題。

與 NASA 共同參與該計畫的歐空局科學運營開發經理 Marco Sirianni 解釋道,它計劃最遲於 2027 年發射,將能夠捕捉「更全面的宇宙視圖,並進行更多的統計研究」。

雖然是 NASA 主導的任務,但歐空局正在為該任務貢獻一些技術和專業知識,以換取獲得其將提供的前所未有的大量數據的機會。

以下是對美國太空總署下一個大型太空望遠鏡的期待。

羅曼與哈伯和詹姆斯韋伯有何不同?

雖然哈伯和韋伯非常擅長放大以詳細觀察天空的小部分,但羅曼將擁有更廣闊的視野。

它將能夠創建比哈伯望遠鏡大 20​​0 倍的紅外線影像,同時利用其尺寸相似的 2.4 公尺直徑鏡子提供同樣豐富的細節。

因此,雖然它將能夠產生“精緻”的圖像,就像我們已經習慣的哈伯和韋伯的圖像一樣,但它主要“將成為一台專用於巡天的望遠鏡”,西里亞尼說。

「為了尋找附近星系中的恆星族群,該星系對於哈伯望遠鏡的視野來說非常大,我們必須縫合並製作非常不同的鏡頭的馬賽克。有了羅馬,我們可以拍攝整個星系的照片只需一槍,」他說。

例如,最近我們的鄰近星系仙女座星系的「馬賽克」與哈伯拍攝的400 張單獨影像組合在一起。大的圖像意味著將收集到前所未有的大量數據。

Sirianni 解釋道:“僅供參考,在哈伯望遠鏡運行 30 年的時間裡,我們收集了大約 170 TB 的數據。” 「對於 Webb,我們預計在 5 年內擁有 1,000 TB。對於 Roman 的 5 年名義壽命,我們預計擁有 20,000 TB」。

最終,它將收集數十億個星系的數據來創建「宇宙的3D模型」。

解答宇宙奧秘

透過這張宇宙全景圖,美國太空總署及其合作夥伴希望能夠回答天文物理學面臨的一些最大問題。

目標之一是測試阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論,該理論在太陽系的尺度上得到了很好的測試,但在更大的宇宙學尺度上的測試則較少。

根據該理論,宇宙中的可見物質應該會減慢宇宙的膨脹速度,因此科學家將宇宙膨脹的速度歸因於一種神秘的成分——暗能量——他們認為暗能量約佔宇宙的 68% 。

羅曼將為我們提供可以精確測量數百萬個星系的位置和距離的數據,並將幫助我們了解宇宙在不同區域的膨脹率。

最終,結果將告訴我們愛因斯坦的引力理論是否需要修改。

系外行星普查

羅曼的另一個首要目標是利用一種稱為引力微透鏡的技術在我們的銀河系中發現數千顆新的系外行星。

「如果兩顆恆星彼此對齊,前面的恆星會扭曲並放大後面恆星的光。如果前景中的恆星有一顆行星,我們就會看到該行星對後面恆星光的影響它,」西里亞尼說。

他補充說,考慮到羅曼將統計數十億顆恆星,它將提供「關於有多少顆恆星擁有系外行星的非常好的普查」。

它不僅會發現新的系外行星,而且羅曼還將攜帶第二個主要儀器 - 稱為日冕儀 - 旨在對靠近其母星的系外行星進行成像。 「這是一項非常困難的技術,因為星光必須被抑制——它比你想要研究的物體(附近的行星)亮幾個數量級,」西里亞尼說。

羅馬上的日冕儀將嘗試直接捕捉類似木星的大型行星,進行即時校正以提高影像品質。

它將成為一個演示儀器——如果它被證明有效,它將成為未來太空天文台使用的技術的基線,這些天文台將嘗試直接對母恆星宜居帶中的類地行星進行成像。

歐空局對羅馬的貢獻

歐空局正在為羅馬任務貢獻三項關鍵技術,以換取在任務期間存取資料和參與談判的席位。

該航太局將提供“星跟踪器”,即航天器中的小型望遠鏡,透過追蹤恆星不斷確定其在天空中的位置。然後,在部署太陽能電池板之前,它將提供電池為太空船提供動力。

最後,它也將為船上的日冕儀提供探測器。

此外,歐空局自己的測量宇宙膨脹和揭示更多暗能量的任務將於今年夏天啟動。

歐幾里德太空望遠鏡將收集這些信息,然後將這些資訊與羅曼收集的數據進行補充。

就像歐空局對羅馬的貢獻一樣,美國太空總署也為歐幾里德任務做出了小小的貢獻。