NASA的罗马太空望远镜将探测银河系的木星和褐矮星核心

罗马航天器的高分辨率例证反对满天星斗的背景的。

在2020年代中期发射时，NASA的Nancy Grace罗马太空望远镜将探索广泛的红外天体物理学主题。一项备受期待的调查将使用一种称为微透镜的引力效应来揭示与我们太阳系中行星相似的数千个世界。现在，一项新的研究表明，由于它们对轨道上的恒星进行了引力牵引，因此同一项调查还将揭示银河系中心的更多极端行星和类行星体。

主持这项研究的日本大阪大学研究生Shota Miyazaki说：“我们很高兴发现，罗马能够比我们原先计划的提供更多有关整个银河系中行星的信息。”“了解更多有关未经研究的新世界将非常令人兴奋。”

罗曼将主要使用重力微透镜探测方法来发现系外行星-太阳系以外的行星。当一颗巨大的物体（例如一颗恒星）从我们的有利位置越过距离更远的恒星前方时，来自较远恒星的光将在其绕着较近恒星穿越弯曲的时空时发生弯曲。

结果是，较靠近的恒星充当自然透镜，放大了来自背景恒星的光。绕着透镜恒星运行的行星可以在较小的规模上产生类似的效果，因此，天文学家旨在通过分析来自较远恒星的光来探测它们。

由于这种方法对像小火星和大范围轨道的行星都非常敏感，因此科学家希望罗曼的微透镜调查能够揭示我们太阳系中几乎每个行星的类似物。宫崎骏和他的同事们已经表明，这项调查还具有揭示更多奇异世界的能力-微小轨道上的巨型行星，被称为热木星，以及所谓的“失败的恒星”，被称为褐矮星，其质量不足以致通过融合恒星的方式来增强自身能力。

这项新的研究表明，罗曼（Roman）能够在微透镜事件中探测到绕更遥远的恒星运行的这些物体，此外还能找到绕着较近（恒星）恒星运行的行星。

研究小组的发现发表在《天文杂志》上。

天文学家将微透镜事件看作是遥远恒星的暂时变亮，当恒星几乎完全对准时，这种现象达到顶峰。宫崎骏和他的团队发现，在某些情况下，科学家还将能够检测到在微透镜事件中行星绕着更远的恒星运行时，行星运动引起的透镜星光的周期性细微变化。

行星绕其恒星运动时，会施加微小的引力，使恒星的位置发生一些变化。这可以将遥远的恒星拉近并远离完美的对准。由于较近的恒星是自然的透镜，所以就像遥远的恒星的光会被绕行轨道的行星稍微聚焦和聚焦。通过在星光下挑选出一些小的颤抖，天文学家将能够推断出行星的存在。

该动画演示了xallarap效果。行星绕其恒星运动时，会施加微小的引力，使恒星的位置发生一些变化。这可以将遥远的恒星拉近并远离完美的对准。由于较近的恒星是自然的透镜，所以就像遥远的恒星的光会被绕行轨道的行星稍微聚焦和聚焦。通过在星光下挑选出一些小的颤抖，天文学家将能够推断出行星的存在。

“这称为xallarap效果，它是向后拼写的视差。视差依赖于观察者的运动-地球绕着太阳运动-才能在远处的源恒星，较近的透镜恒星与观察者之间产生对准变化。Xallarap的工作方式与之相反，它会根据放射源的运动而改变对准状态。”负责美国马里兰州格林贝尔特市NASA戈达德太空飞行中心引力微透镜小组的大卫·本内特（David Bennett）说。

虽然微透镜通常最适合于寻找离恒星更远的星球，而不是金星离太阳更远的星球，但哈拉拉普效应在小轨道上质量非常大的行星上效果最好，因为它们使它们的主恒星运动最多。揭示更遥远的行星也将使我们能够探索不同的世界。

挖掘银河系的核心

在我们银河系中发现的前几百颗系外行星中，大多数的质量都比地球大数百倍。与我们的太阳系中的巨型行星绕太阳运行需要12至165年的时间不同，这些新发现的行星在短短几天内便围绕着它们的恒星旋转。

这些行星现在因其巨大的尺寸和来自其宿主恒星的强烈热量而被称为热木星，这是现有行星形成模型所无法预料的，​​并迫使天文学家对其进行了重新思考。现在有几种理论试图解释为什么存在热木星，但是我们仍然不确定哪一种（如果有）是正确的。罗曼的观察应该揭示新的线索。

褐矮星的质量甚至比炎热的木星还要大，其范围约为地球质量的4,000到25,000倍。它们太重了，无法被描述为行星，但其质量却不足以在其核心（如恒星）中进行核聚变。

此图描绘了一个棕色的矮人-这个物体太重而无法描述为行星，但质量不足以像恒星一样通过核聚变为自身提供动力。

其他的行星搜寻任务主要是在距离我们不远几千光年的地方寻找新世界。紧密的联系使更详细的研究成为可能。但是，天文学家认为，研究靠近银河系核心的物体可能会对行星系统如何演化产生新的见解。宫崎骏和他的团队估计，利用xallarap效应，罗曼会在银河系中心附近找到约10个热木星和30个褐矮星。

银河系的中心主要由大约100亿年前形成的恒星组成。研究围绕这些老恒星的行星可以帮助我们了解热木星是在离它们的恒星如此近的地方形成，还是在更远的地方出生并随时间向内迁移。天文学家可以通过观察在古老恒星周围发现它们的频率，来了解热木星是否能够长时间维持如此小的轨道。

与星系盘中的恒星通常以彼此舒适的距离在银河系中漫游不同，靠近核心的恒星紧密地排列在一起。罗马可以揭示出如此多的恒星彼此之间如此靠近是否会影响绕行行星。如果一颗恒星靠近行星系统，它的引力会把行星拉出它们通常的轨道。

在星系中心附近，超新星也很常见。这些灾难性事件是如此激烈，以至于它们可以形成新的元素，随着爆炸恒星的死亡，这些新元素会涌入周围区域。天文学家认为这可能会影响行星的形成。在该地区寻找世界可以帮助我们更多地了解影响行星建造过程的因素。

罗马将通过观察年龄较大的恒星和行星，为遥远的过去打开一扇窗。这项任务还将通过比较每个地区的褐矮星的出现频率，帮助我们探索褐矮星在银河系中心附近是否像在地球附近那样容易形成。

通过使用xallarap效应将非常老的炽热木星和褐矮星相提并论，并使用微透镜找到更熟悉的世界，罗曼将使我们更进一步地了解我们在宇宙中的位置。

“我们发现许多行星系统与我们的行星系统相比似乎很奇怪，但仍不清楚它们是奇数球还是我们，”哥伦布俄亥俄州立大学（Ohio State University）研究生和合作研究人员萨姆森·约翰逊（Samson Johnson）说。该论文的作者。“罗马将帮助我们解决这个问题，同时帮助回答天体物理学中的其他重大问题。”

参考：“使用微透镜Xallarap效应和Nancy Grace罗马太空望远镜揭示银河隆突中的短周期系外行星和褐矮星”，宫崎骏，Samson A. Johnson，高尾淳，Matthew T. Penny，Koshimoto Naoki和Tsubasa Yamawaki， 2021年1月，《天文杂志》。DOI：
10.3847 / 1538-3881 / abcec2

Nancy Grace罗马太空望远镜由位于绿带的NASA戈达德太空飞行中心管理，NASA的喷气推进实验室和加州帕萨迪纳的Caltech / IPAC，巴尔的摩的太空望远镜科学研究所以及一支由来自不同研究领域的科学家组成的科学团队参与了此项工作机构。主要的工业合作伙伴是位于科罗拉多州博尔德的Ball Aerospace and Technologies Corporation，位于佛罗里达州墨尔本的L3Harris Technologies，以及位于加利福尼亚州千橡市的Teledyne Scientific＆Imaging。