美國宇航局未來的紅外太空天文臺：南茜·格蕾絲·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡
來源：桑間濮上網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-10 12:30:23
南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)的下一個(gè)重大進(jìn)展。 (Image credit: GSFC/SVS)
（神秘的宇航遠(yuǎn)鏡地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（By Robert Lea）：南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡是美國宇航局未來的紅外太空天文臺，它將試圖通過解決暗能量的外太文臺香港外圍預(yù)約（外圍上門）外圍外圍上門外圍女（微信180-4582-8235）一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源奧秘來解決宇宙學(xué)中一些最緊迫的問題。
該望遠(yuǎn)鏡也被稱為“羅馬”或“羅馬太空望遠(yuǎn)鏡”，空天空望也將搜索太陽系以外的南茜行星——系外行星，并將調(diào)查遙遠(yuǎn)恒星的格蕾物理性質(zhì)。
美國宇航局表示，絲羅該太空望遠(yuǎn)鏡將于2026年或2027年左右發(fā)射，美國曼太它擁有廣闊的宇航遠(yuǎn)鏡視野，這將使它能夠生成前所未有的外太文臺宇宙大圖，這對解決一些最緊迫的空天空望宇宙之謎至關(guān)重要。這項(xiàng)任務(wù)預(yù)計(jì)將持續(xù)五年。南茜
羅馬太空望遠(yuǎn)鏡將位于拉格朗日點(diǎn)2，格蕾這是絲羅地球和太陽之間的一個(gè)穩(wěn)定的引力點(diǎn)，距離我們的美國曼太星球約100萬英里(150萬公里)。
世衛(wèi)組織望遠(yuǎn)鏡是以哪個(gè)名字命名的？
南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡于2010年以寬視場紅外巡天望遠(yuǎn)鏡(WFIRST)的名義誕生，十年后才獲得現(xiàn)在的名字，當(dāng)時(shí)在2020年5月，它被重新命名，以紀(jì)念南希·格雷斯·羅曼，一位先驅(qū)科學(xué)家，他在1961年至1963年期間擔(dān)任美國宇航局的第一任首席天文學(xué)家。羅曼于2018年12月26日辭世，享年93歲。
在她的香港外圍預(yù)約（外圍上門）外圍外圍上門外圍女（微信180-4582-8235）一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源一生中，Roman被親切地稱為“哈勃之母”,這個(gè)綽號的出現(xiàn)是因?yàn)镽oman不知疲倦地倡導(dǎo)新的工具，使科學(xué)家能夠研究更廣闊的宇宙，這導(dǎo)致了1990年哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射。
南希·格蕾絲·羅曼因成為美國國家航空航天局總部空間科學(xué)辦公室的第一任天文學(xué)主任和第一位在航天局擔(dān)任行政職務(wù)的女性而聞名于世。(圖片來源:NASA)
在2020年宣布WFIRST的新名字時(shí)，美國宇航局局長吉姆·布里登斯汀說:“正是因?yàn)槟舷！じ窭俳z·羅曼的領(lǐng)導(dǎo)和遠(yuǎn)見，美國宇航局成為天體物理學(xué)的先驅(qū)，并發(fā)射了哈勃望遠(yuǎn)鏡，這是世界上最強(qiáng)大和最具生產(chǎn)力的太空望遠(yuǎn)鏡。”
“我想不出比WFIRST更好的名字了，它將接替美國宇航局的哈勃和韋伯望遠(yuǎn)鏡。”布里登斯汀繼續(xù)說道。
“羅曼計(jì)劃教給我們很多關(guān)于系外行星和宇宙學(xué)的知識，但它有能力做得更多，”美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Samson A. Johnson告訴Space.com。“現(xiàn)在，在它發(fā)射之前和之后，天文學(xué)家將有很多機(jī)會(huì)為Roman提出他們自己的想法，并且有許多有趣的前景，如研究恒星質(zhì)量黑洞，系外行星凌日調(diào)查，星地震學(xué)調(diào)查，等等。”約翰遜繼續(xù)說道。
南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展和成本
Nancy Grace Roman太空望遠(yuǎn)鏡的開發(fā)主要由美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心負(fù)責(zé)，參與開發(fā)的有噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)和加利福尼亞州帕薩迪納的紅外處理和分析中心、巴爾的摩的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所，以及一個(gè)由美國各機(jī)構(gòu)研究人員組成的科學(xué)團(tuán)隊(duì)。
2011年羅馬太空望遠(yuǎn)鏡的最初設(shè)計(jì)表明，它將配備一個(gè)直徑4.3英尺(1.3米)的小鏡子和一個(gè)單一的儀器。科學(xué)定義小組(SDT)和WFIRST研究辦公室在2015年的WFIRST-AFTA 2015報(bào)告中介紹了望遠(yuǎn)鏡的當(dāng)前和最終設(shè)計(jì)。
這篇論文的標(biāo)題詳細(xì)描述了將在本十年晚些時(shí)候到達(dá)太空的更新的羅馬望遠(yuǎn)鏡，它于2019年發(fā)布，標(biāo)題是“寬視場紅外巡天望遠(yuǎn)鏡:2020年代的100架哈勃望遠(yuǎn)鏡”。"
2022年，美國宇航局估計(jì)羅馬望遠(yuǎn)鏡的總發(fā)射成本為2.55億美元，其中包括發(fā)射服務(wù)和其他與任務(wù)相關(guān)的成本。
南茜·格蕾絲·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡會(huì)做什么？
根據(jù)WFIRST-AFTA科學(xué)定義團(tuán)隊(duì)的最終報(bào)告，羅馬太空望遠(yuǎn)鏡在發(fā)射時(shí)將重達(dá)4166公斤(9184磅)，并被設(shè)置為攜帶2191公斤(4830磅)的有效載荷。
羅馬太空望遠(yuǎn)鏡的主鏡直徑為7.9英尺(2.4米)，與哈勃望遠(yuǎn)鏡的鏡子大小相同，但重量不到410磅(186公斤)的四分之一。
羅馬太空望遠(yuǎn)鏡的主鏡直徑為7.9英尺(2.4米)。(圖片鳴謝:L3Harris科技公司)
該反射鏡為望遠(yuǎn)鏡提供了0.281度的方形視場，并將光線發(fā)送到羅馬太空望遠(yuǎn)鏡攜帶的兩個(gè)主要儀器，寬視場儀器和望遠(yuǎn)鏡的日冕儀。航天器本身的桶形形狀阻擋了來自太陽的多余光線。
這將允許寬視場儀器在其長達(dá)5 5年的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)測量來自10億個(gè)星系的光，從而促進(jìn)羅馬太空望遠(yuǎn)鏡的主要任務(wù)——研究暗能量。
正如美國宇航局指出的，物理學(xué)家估計(jì)暗能量占宇宙總能量/物質(zhì)含量的68%左右，但對它實(shí)際上是什么卻知之甚少。解決這個(gè)問題的一個(gè)方法是觀察暗能量的影響是如何隨著時(shí)間而變化的。
羅馬太空望遠(yuǎn)鏡上的寬視場儀器將有助于調(diào)查這一問題，方法是繪制整個(gè)宇宙的物質(zhì)分布圖，并測量宇宙自大約5億年前(約為當(dāng)前年齡的4%)以來是如何膨脹的。通過檢查超新星的亮度和距離，即恒星生命結(jié)束時(shí)發(fā)生的爆炸，羅馬太空望遠(yuǎn)鏡可能會(huì)探測到暗能量的最初痕跡，從而讓科學(xué)家了解這種神秘力量的影響是如何隨著時(shí)間的推移而增長的。
Roman的其他目標(biāo)，如研究遙遠(yuǎn)的超新星和檢查太陽系外圍的物體，將是尋找其他恒星周圍的行星。
南希·格雷斯·羅馬望遠(yuǎn)鏡和暗能量專家解答的常見問題
魯茲·Á·安杰拉·加西亞博士后研究員盧茲·Á·安杰拉·加西亞是哥倫比亞波哥大ECCI大學(xué)的宇宙學(xué)博士后研究員。
我們向哥倫比亞波哥大的宇宙學(xué)博士后魯茲·Á·安杰拉·加西亞詢問了幾個(gè)關(guān)于南希·格雷斯·羅曼望遠(yuǎn)鏡和暗能量的問題。
南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡相比如何？
兩臺望遠(yuǎn)鏡都被優(yōu)化用于紅外線的波長范圍。然而，JWST的視野非常狹窄和詳細(xì)。相反，南希·格雷斯·羅曼將覆蓋一片廣闊的天空。理解這一點(diǎn)的一種方式是，兩臺望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)目標(biāo)是不同的，因此，它們的覆蓋范圍必須適應(yīng)這些觀測需求。
JWST旨在恢復(fù)天空的深層視線。另一方面，羅馬將為我們提供“大圖景”。它將補(bǔ)充其他從地面運(yùn)行的大星系調(diào)查，如DESI或即將到來的薇拉·魯賓天文臺。
南希·格蕾絲·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡將如何研究暗能量？
Nancy Grace Roman的大部分功能將使其成為研究暗能量本質(zhì)的合適工具。由于其對天空的廣泛覆蓋，該望遠(yuǎn)鏡將在其視野中捕捉到前所未有數(shù)量的星系，以及這些星系在我們宇宙中的分布，這將使我們了解暗能量對大宇宙尺度的影響以及星系的聚集和演化。有了如此廣泛的星系圖，我們就可以恢復(fù)對聲波峰值的可靠預(yù)測。
另一方面，南希·格雷斯·羅曼號將專注于探測紅外信號；因此，它將“看到”目前地面望遠(yuǎn)鏡可能遺漏的星系。此外，望遠(yuǎn)鏡還將觀測到大量超新星Ia(最初導(dǎo)致暗能量概念和宇宙加速膨脹的同類型物體)。最重要的是，它關(guān)于暗能量和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)將補(bǔ)充其他天文臺的發(fā)現(xiàn)。
南希·格蕾絲·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡會(huì)對天文學(xué)產(chǎn)生什么影響？
每一個(gè)新的望遠(yuǎn)鏡都提供了關(guān)于暗能量、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宇宙本身的新信息。這臺望遠(yuǎn)鏡將允許我們獲得一張非常廣闊的紅外星系圖，因此，它們將不僅僅是附近的星系，而是大多數(shù)早期星系，它們的光在到達(dá)羅馬的鏡子之前已經(jīng)傳播了很長時(shí)間，因此它們的光將顯示出很大的紅移。
但是Nancy Grace Roman也將解決該學(xué)科中其他有趣的主題，例如系外行星提供了我們銀河系中最大的行星系統(tǒng)普查，以及其他紅外天文學(xué)挑戰(zhàn)，HST和JWST都無法解決，因?yàn)樗麄兊囊曇蔼M窄。
搜尋系外行星
“羅曼將從兩個(gè)方面向我們介紹系外行星。首先，其核心社區(qū)調(diào)查之一旨在檢測小額貸款事件。這些事件是前景物體和背景恒星極其罕見的近乎完美的對齊，這就是為什么我們需要Roman的大視野來監(jiān)測這些罕見的事件，”Johnson解釋道。“前景物體的質(zhì)量以這樣一種方式彎曲空間，它放大了來自背景恒星的光，暫時(shí)增加了它的亮度。如果有任何行星繞著這顆透鏡星運(yùn)行，它們將導(dǎo)致放大倍數(shù)的偏差，這將表明它們的存在。”
根據(jù)美國國家航空航天局JPL(在新標(biāo)簽中打開)的說法，通過使用由質(zhì)量的存在引起的光的微小彎曲，寬視場儀器將對銀河系進(jìn)行調(diào)查，并尋找大約2600顆新的系外行星。
隨著這臺儀器搜索新的系外行星，羅馬日冕儀將調(diào)查幾十個(gè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的系外行星，對它們進(jìn)行成像，并進(jìn)行光譜(吸收和發(fā)射光和其他輻射)觀察。
當(dāng)光線穿過系外行星的大氣層時(shí)，對其進(jìn)行檢查可以揭示構(gòu)成所述大氣層的元素，并可以幫助科學(xué)家檢測分子的存在，如水和復(fù)雜的有機(jī)分子，這些分子可能是生命的副產(chǎn)品。
目前的技術(shù)允許天文學(xué)家探測比它們的主恒星暗一百萬倍左右的明亮年輕系外行星，但許多系外行星比它們的恒星暗一億倍或更多。對于“成熟的”氣態(tài)巨行星來說尤其如此，比如太陽系的木星和土星，或者像地球這樣的巖石地球。
“Roman研究行星的第二種方法是使用它的冠像儀，這是第一個(gè)基于空間的自適應(yīng)光學(xué)的技術(shù)演示，”Johnson補(bǔ)充道。“這對未來從太空直接對行星成像至關(guān)重要，并為21世紀(jì)40年代搜索生物特征的下一代太空望遠(yuǎn)鏡鋪平了道路。”
羅馬太空望遠(yuǎn)鏡日冕儀將是第一個(gè)被送入太空的高性能日冕儀系統(tǒng)，目前的實(shí)驗(yàn)室測試表明，該儀器應(yīng)該能夠探測比其主恒星暗十億倍的系外行星。
這使得Roman成為未來任務(wù)的重要墊腳石，這些任務(wù)旨在對比其主恒星暗100億倍的類地行星進(jìn)行成像和表征。
太空望遠(yuǎn)鏡對決:南希·格蕾絲·羅曼VS詹姆斯·韋伯VS哈勃
雖然比較哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡和即將到來的南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡的能力是很自然的，但嚴(yán)格來說，這些儀器都不是其前身的替代品，相反，每個(gè)望遠(yuǎn)鏡都是為了補(bǔ)充另一個(gè)。雖然這三種儀器都是用紅外線觀察宇宙，但它們提供了不同的宇宙視角。
Roman的可見光和紅外光波長覆蓋范圍將跨越0.5到2.3微米，這比該任務(wù)的原始設(shè)計(jì)增加了20%。美國宇航局表示這一范圍將使望遠(yuǎn)鏡能夠更好地與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡合作，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在紫外光到近紅外光，0.2到1.7微米的范圍內(nèi)觀察宇宙，JWST在近紅外，中紅外和少量可見光，0.6到28微米的范圍內(nèi)觀察宇宙。
Roman的鍍銀鏡與哈勃的主鏡大小相同，但與JWST的鍍金鏡(直徑21英尺(6.5米))相比就相形見絀了。這個(gè)由18個(gè)六邊形部分組成的巨大鏡子使JWST比哈勃強(qiáng)大100倍，可以看到比哈勃暗100倍的物體，從而可以看到宇宙的更深處。因?yàn)楣獾膫鞑ニ俣仁怯邢薜模@意味著JWST也能比哈勃看到更久遠(yuǎn)的過去。
一張對比南希·格蕾絲·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡、哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的信息圖。每臺望遠(yuǎn)鏡都是為了互相補(bǔ)充。(圖片來源:NASA)
“比較羅曼和韋伯的最好方法實(shí)際上是把他們比作哈勃。“韋伯相對于哈勃的最大優(yōu)勢是它更敏感，可以探測到比哈勃弱100倍的光源，”約翰遜說。“這使得Webb成為一個(gè)優(yōu)秀的‘瑞士軍刀’型天文臺，非常靈活，可以觀測從第一個(gè)星系到直接成像系外行星的廣泛對象。
“Roman的靈敏度與哈勃相似，但它的視野要寬得多。在一次指向中，羅曼可以觀察到比哈勃一次指向大100倍的天空。這使得羅曼能夠一次觀測數(shù)千個(gè)星系，或者在一幅圖像中觀測數(shù)千萬顆恒星。”
羅曼的寬視野儀器的視野比哈勃的最大曝光范圍大100倍。(圖片鳴謝:NASA戈達(dá)德媒體工作室)
美國國家航空航天局估計(jì)，羅曼的紅外視覺也應(yīng)該允許望遠(yuǎn)鏡看到宇宙回到它剛剛超過3億歲的時(shí)候。盡管根據(jù)美國國家航空航天局的說法，Roman的主要優(yōu)勢在于其視野的大小。
羅曼的寬視野儀器的視野比哈勃的最大曝光范圍大100倍。因此，Roman將生成更大的宇宙圖像，同時(shí)匹配哈勃清晰的紅外分辨率。在運(yùn)行的頭五年里，Roman將拍攝50多倍于哈勃自1990年以來拍攝的夜空。雖然哈勃仍然可以捕捉到羅曼無法提供的東西，高分辨率的紫外線觀測，從而證明即使是這三個(gè)“巨型望遠(yuǎn)鏡”中最古老的一個(gè)也不會(huì)因其前輩而過時(shí)。
這將允許羅曼在其寬視野中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，以便哈勃用紅外線跟蹤，并讓JWST獲得更清晰和更深入的圖像。
“將羅馬太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)與哈勃和韋伯的發(fā)現(xiàn)結(jié)合起來，可以徹底改變我們對眾多宇宙追求的理解，”美國宇航局說。
