忘了跳票王JWST吧，羅馬人即將到來

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翻譯：童牧天

校譯：王延昕

編排：關關

后臺：庫特莉亞夫卡 李子琦 徐⑨坤

https:http://phys.org/news/2021-01-roman-space-telescope-image-hubble.html

好吧，是小編又調皮了~~~ 這里的Roman是被稱為“哈勃太空望遠鏡之母”的南希·格蕾絲·羅曼！

該合成圖像描繪了羅曼太空望遠鏡“極深場”觀測的可能性，在深場天區內，天文學家會長時間收集來自這一小片天區的光，以揭示最微弱和最遙遠的天體。該視圖中心藍色部分是哈勃極深場，它代表了人類在可見、紫外和近紅外波長下獲得的最遙遠的宇宙肖像。左側兩個小插圖揭示了該區域內星系的驚人細節，在哈勃極深場之外，過去二十年中獲得的其他觀測結果填補了對周圍空間的觀測空白。這些更廣域的觀測揭示了超過265,000個星系，但比起哈勃極深場這些星系可就近太多了。這些哈勃影像與更廣域的來自“數字化天空調查”的地面數據疊加顯示。圖中橙色輪廓線顯示了NASA即將推出的南希·格蕾絲·羅曼（Nancy Grace Roman）太空望遠鏡的視野。 羅曼望遠鏡的18個探測器將能夠一次觀測到至少比哈勃極深場大100倍的天空區域，并具有與哈勃相同的清晰度。

圖源：NASA, ESA

哈勃的極深場照片揭開了宇宙中無數星系的神秘面紗，使人們得以追溯到大爆炸數億年后的宇宙歷史，也因此成為了哈勃太空望遠鏡最具標志性的照片之一，自2003年9月起，哈勃對著一片看似空曠的天區凝視了數百小時，而天文學家在次年首次看清了這塊織滿星系的壁毯，而隨后幾年又進行了更多補充觀測。

NASA即將推出的南希·羅曼太空望遠鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope，以下簡稱羅曼望遠鏡)將能夠以相同的解晰度拍攝比哈勃大至少100倍的天區。除了許多其他能夠通過這具宇宙“超廣角”實現的觀測之外，科學家們正在思考利用羅曼望遠鏡拍攝“極深場”的可能性。諸如此類的觀測項目可以啟發從宇宙年輕時期的恒星形成到星系的誕生方面的學習。

從太陽系到可觀測宇宙的邊界，羅曼望遠鏡將助推天體物理各領域的研究。羅曼望遠鏡在大部分時間將致力于在廣闊天區中進行觀測，但是，大眾天文社區也可以在余下的觀測時間申請其他的觀測項目。天文學家表示，科學界將極大地受益于羅曼望遠鏡的極深場。

“從社區科學的角度來說，羅曼的極深場觀測可能會帶來令人興奮的回報。我們希望能夠真正地走進天文社區里，換位思考人們可以利用羅曼望遠鏡的方式，”位于美國馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所(STScI)發言人安東·科克默爾（Anton Koekemoer）說道， 科克默爾在今年美國天文學會第237次會議上介紹了羅曼極深場的構想，該天文學會會員來自30多個機構，

舉例來說，羅曼極深場可能類似于哈勃極深場——在一個方向上觀測上百小時，以拍攝極其暗淡遙遠星體的詳細圖像。哈勃這樣拍攝了千位數的星系，相比之下羅曼能記錄下百萬量級的星系。因此它可能會推動新科學的出現，并極大地增進我們對宇宙的理解。

羅曼望遠鏡視野示意圖，紅色為羅曼視野，藍色為哈勃視野

圖源：空間望遠鏡研究所

宇宙的結構和歷史

也許最令人興奮的是研究宇宙最初階段的可能性，即距我們最遙遠的星系。這些星系也非常稀有：即使在哈勃極深場中我們也只能看到少數幾個，

得益于羅曼望遠鏡的廣闊視野和與哈勃相近質量的近紅外數據，它可以在數百萬其他星系中發現上百甚至上千個最年輕而又最遙遠的星系，這將使天文學家能夠衡量他們在太空中的聚集方式、年齡以及恒星的形成方式。

科克默爾表示：“羅曼望遠鏡還將與目前和將來的各類望遠鏡，包括NASA的詹姆斯·韋伯(JWST)太空望遠鏡和其他望遠鏡強強聯手，”

為了進一步向前探索宇宙的幼年時期，羅曼望遠鏡將尤其注意大爆炸后大約8億到10億年內的一些星系，那時，在暗物質的影響下，星系才剛剛開始聚集成團，盡管研究人員已經模擬了此類宇宙大尺度結構的形成過程，但羅曼極深場將能夠提供真實世界的觀測結果來檢驗這些模型的準確性，

恒星形成

早期的宇宙也曾經歷了恒星形成的風暴，那時恒星誕生的速度比我們今日所見快上數百倍，天文學家們尤其渴望研究“宇宙黎明”和“宇宙正午”，這兩個時間段共同涵蓋了大爆炸后5億至30億年的時間，當時大多數恒星正在逐漸形成，也是特大質量黑洞最活躍的一段時期。

南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡的設想圖。

圖片來源：NASA

“羅曼的視野很大，而這將顛覆我們所熟悉的深空觀測。我們不僅能夠在狹窄的視野中僅采樣一片天區，更能采樣羅曼的廣角視野所捕獲的各片區域，這將使我們對恒星形成的位置和時間有更好的了解。”NASA戈達德航天中心的桑杰塔·馬爾霍特拉（Sangeeta Malhotra）解釋說，馬爾霍特拉是研究宇宙黎明時期的羅曼科學小組的聯合研究員，并曾領導使用哈勃進行深空光譜研究的項目，以了解遙遠的年輕星系，

天文學家總是渴望回望遙遠的過去以測量恒星形成速率，這些速率可能會影響許多因素，例如觀測到的重元素數量，恒星形成的速度可能取決于星系是否位于一個大星團內。羅曼將能夠拍攝出暗淡的光譜，這些光譜將顯示這些元素的獨特“指紋”，并給出準確的星系紅移數據以計算星系距離。

“人口學家可能會好奇生活在大城市中的人與郊區的人之間有什么區別？類似地，作為天文學家，我們也可以這樣發問：最活躍的恒星形成星系是否分布在非常集中的區域中，或者僅僅是在星系團的邊緣，又或是孤單的存在？”馬爾霍特拉這樣說。

大數據與機器學習

羅曼任務的最大挑戰之一是學習如何分析所產生的公共數據集中的大量科學資訊。從某種意義上說，羅曼會在天空觀測和數據挖掘領域都帶來新的機遇，

羅曼的極深場將包含數百萬個星系的資訊，而研究人員們無法研究如此大量的數據。因此，天文學家們將使用機器學習來處理如此之大的資料庫，盡管這是一個挑戰，但它也提供了新的機遇。科克默爾說：“我們可以挑戰以前無法解決的新問題。”

“羅曼任務的龐大數據集的潛力可能會讓我們對宇宙的理解取得新突破，超出我們目前的預想。”科克默爾補充：“這可能是羅曼對學界的一筆寶貴遺產：它并不僅僅只針對那些我們所見的問題，更有那些我們未曾設想的問題。”

羅曼簡介

羅曼女士生于1925年，2018年逝世，享年93歲。

圖源：NASA

南希·格蕾絲·羅曼（Nancy Grace Roman）是著名的美國天文學家，她為恒星的分類和運動做出了重要貢獻，她是NASA的第一位女主管，羅曼女士在1960至1970年代擔任NASA的第一任天文學主管，使其成為“美國民用太空計劃的奠基人”之一，她創建了NASA的太空天文觀測項目，并因其在規劃哈勃太空望遠鏡中的基礎性作用而被許多人稱為“哈勃之母” ，

NASA于2020年5月用羅曼的名字命名研發中的大視場紅外巡天望遠鏡（Wide Field Infrared Survey Telescope簡稱WFIRST）。該望遠鏡旨在揭示暗能量和暗物質的秘密，搜索系外行星并對其成像，并探索紅外天體物理學中的許多主題，

• 羅曼望遠鏡有一個2.4米主鏡，大小與哈勃望遠鏡相同，但視野比哈勃望遠鏡大100倍，

• 日冕儀將對附近的單個系外行星進行高對比度成像和光譜分析，

• 羅曼望遠鏡預計于2020年代中期發射。

• 羅曼望遠鏡的主要任務壽命為5年，可能還會延長5年，

責任編輯：王延昕

牧夫新媒體編輯部