美國羅曼太空望遠鏡估計最少可以發現十萬顆系外行星

美國太空總署的羅曼太空望遠鏡（Roman Space Telescope）將建立巨大的宇宙全景圖，從而幫助我們回答有關宇宙演化的問題。天文學家還期望該任務使用兩種不同的技術找到數千顆行星，因為它在銀河系中測量各種各樣的恆星。

羅馬將通過追踪隨著時間變化而來的遙遠恆星發出的光量來定位這些潛在的新世界或系外行星。在一種稱為引力微透鏡的技術中，光的尖峰表明可能存在行星。另一方面，如果恆星發出的光線週期性地變暗，則可能是因為有一顆行星在完成其軌道時橫穿恆星表面。此技術稱為過境方法。通過使用這兩種方法來尋找新的世界，天文學家將獲得關於我們銀河系行星系統組成和排列的空前看法。

羅馬計劃於2020年代中期發射，它將成為美國太空總署最多產的星球獵人之一。

任務的廣闊視野，精湛的分辨率和令人難以置信的穩定性將提供一個獨特的觀測平台，用於發現通過微透鏡找到其它恆星的微小光度變化。這種檢測方法利用愛因斯坦相對論普通理論預測的大質量物體的重力光彎曲效應。

當從地球看時，前景恆星與遠處的背景恆星隨機對準時，會發生這種情況。當恆星沿著它環繞銀河系的軌道漂移時，它排列從幾天到幾週不等，從而改變背景恆星的視亮度。這些變化的精確模式為天文學家提供有關前景中透鏡恆星性質的線索，包括它周圍行星的存在。

澳洲新南威爾士大學的天體物理學家班傑明·蒙特（Benjamin Montet）說：「微透鏡事件很少發生，並且發生得很快，因此需要反復觀測許多恆星並精確測量亮度變化才能檢測到它們。這些與尋找凌日行星所需要做的事情完全相同，因此，通過可靠的微透鏡巡查，羅曼太空望遠鏡還可以核實很多出色的凌日系外行星的發現。」

蒙特硏究團隊在2017年指出，羅曼太空望遠鏡可以捕捉到超過十萬顆行星，這些行星在宿主恆星的前方或經過它們的恆星時，會周期性地變暗。這提供有力證據，是天文學家通常必須通過後來繼續的觀測來確認。

對於太空總署的刻卜勒（Kepler）和刻卜勒延展任務而言，用凌日法尋找系外行星已經非常成功，至今為止，該任務發現了大約二千八百顆已經確認的行星，目前由美國太空總署的凌日系外行星巡天衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）接力。由於羅曼太空望遠鏡會發現更遙遠的系外行星環繞更暗的恆星運行，因此科學家通常須要依靠任務的大量數據集來驗證行星。例如，羅曼太空望遠可能會看到次日食（secondary eclipse），當候選行星從宿主恆星後面經過時，亮度會降低一些，這可能有助於確認它的存在。

微透鏡法和凌日法的雙重檢測方法相輔相成，使到羅曼太空望遠鏡能夠找到各種各樣的行星。凌日法最適合行星軌道非常接近它們的主恆星。另一方面，微透鏡法可以探測到遠離主恆星公轉的行星。這項技術還可以找到流浪行星，它們根本就沒有受到恆星的重力地束縛。這些流浪行星的範圍從比火星還小的岩石行星到氣態的大行星。

羅曼將會發現的凌日行星中，大約有四分之三將是木星和土星等天然氣態大行星，或者是天王星和海王星類的冰冷巨型行星。其餘的大部分可能是行星，其質量是地球質量的四到八倍，稱為迷你海王星。這些行星特別有趣，因為我們的太陽系中沒有像它們這樣的行星。

羅曼太空望遠鏡偵測到有些凌日系外行星位於它主恆星的宜居區域內，行星可能在其表面上容納液態水的軌道距離範圍內。這個區域的位置取決於宿主恆星的大小和溫度，即是恆星越小和越涼，它的宜居區域越近。羅曼太空望遠鏡對紅外線的敏感性使它成為尋找這些暗橙色恆星周圍行星的有力工具。

羅曼太空望遠鏡還比以前的行星狩獵任務搜尋更遠的天體。刻卜勒最初的巡查是對恆星進行監測，平均距離約為二千光年。它查看了總計約一百一十五平方度的天區。凌日系外行星巡天衛星幾乎可以掃描整個天空，但是它的目標是尋找距離地球更近的世界，典型的距離約為一百五十光年。羅曼太空望遠鏡同時使用微透鏡法和凌日法探測距離地球二萬六千光年的行星。

結合微透鏡法和凌日法搜索行星的結果，將顯示各種尺寸和軌道的行星，從而有助提供更完整的行星巡查。該任務將提供機會，發現位於數千光年之外的大量正在運行的行星，從而幫助天文學家更多了解銀河系不同區域中行星數量統計資料。

【圖、文：節譯自美國太空總署網頁】