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江飛宇Science》NASA南希羅曼太空望遠鏡即將發射 期望揭開宇宙暗能量之謎

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羅曼太空望遠鏡在尺寸與功能上都與哈伯望遠鏡相似,不過視野要寛闊許多,再加上L2拉格朗日點的好位置,能夠獲得更大的天文成果。(圖/NASA) 羅曼太空望遠鏡在尺寸與功能上都與哈伯望遠鏡相似,不過視野要寛闊許多,再加上L2拉格朗日點的好位置,能夠獲得更大的天文成果。(圖/NASA) 字級設定:

美國太空總署(NASA)最新一代太空天文台「南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡」(Nancy Grace Roman Space Telescope)即將升空。NASA與SpaceX已完成發射前最終準備,預定於美國東部時間8月30日上午7時26分後,搭乘SpaceX「獵鷹重型」(Falcon Heavy)火箭,從佛羅里達州甘迺迪太空基地的39A發射台升空。

與哈伯同級解析度 視野卻大100倍

羅曼望遠鏡的主要任務,是以大範圍、快速巡天方式研究宇宙演化,尤其針對「暗能量」與「暗物質」兩大宇宙謎團,同時搜尋與研究系外行星。

羅曼的主鏡直徑為2.4公尺,與哈伯太空望遠鏡相同,但整體望遠鏡的技術設計更加輕量化。它搭載主要科學儀器「廣域成像儀」,是一套約3億畫素的可見光至近紅外線相機及無狹縫光譜儀。其單次觀測視野,至少是哈伯紅外線相機的100倍,在維持接近哈伯影像解析度的同時,可以快速掃描大面積天空。NASA估計,羅曼在任務期間將測量約10億個星系的光線。

此外,羅曼還搭載「日冕儀」(Coronagraph Instrument)技術展示儀,利用遮蔽恆星強光與可變形鏡面等技術,直接拍攝部分系外行星。其目標是觀測比母恆星暗數十億倍的行星,為未來直接尋找與研究系外行星開闢道路。

發射並與獵鷹重型火箭分離後,羅曼將前往距離地球約150萬公里的「日地第二拉格朗日點」(L2)。這裡位於地球背向太陽的一側,太陽與地球的引力能形成相對穩定的運行環境,使望遠鏡能長時間保持良好觀測條件。附帶一提,L2也是詹姆斯韋伯太空望遠鏡()所在的位置,它於2024年發射,己經為天文學家提供相當多改寫天文學的重要照片。

前往150萬公里外的L2點 預計服役至少5年

羅曼的主要任務壽命為5年,但目前攜帶的推進劑預計足以支援額外5年的延長任務,因此NASA希望它能運作長達10年。

羅曼最重要的科學目標之一,是研究宇宙最神秘的「暗能量」。天文學家已知宇宙正在加速膨脹,但究竟是什麼造成這種加速,目前仍沒有答案。

羅曼將透過大規模星系巡天、弱重力透鏡、星系分布以及超新星等觀測,精確測量宇宙在不同時期的膨脹歷史。如果觀測結果,顯示暗能量的性質會隨時間改變,甚至與目前主流的宇宙學模型不符,可能迫使科學家重新思考宇宙的基本結構。

破解宇宙加速膨脹之謎

NASA宇宙學家基思林(Alina Kiessling)表示,科學家真正期待的,正是發現目前理論無法解釋的新現象。

同時,羅曼也將利用重力透鏡效應、星系分布研究暗物質,繪製宇宙大尺度結構,進一步了解星系如何形成與演化。

這座望遠鏡以南希·格雷斯·羅曼(Nancy Grace Roman,1925-2018)命名。她是美國著名天文學家,也是NASA歷史上第一位首席天文學家,以及第一位擔任NASA高階主管職務的女性。

羅曼1946年取得斯沃斯莫爾學院天文學學士學位,1949年取得芝加哥大學天文學博士學位。她早期研究恆星,曾在葉凱士天文台觀測恆星AG Draconis,發現其光譜出現重大變化;後來又進入美國海軍研究實驗室,從事射電天文學研究。

1959年NASA成立僅半年後,羅曼加入NASA,成為太空天文學計畫的重要推動者。她最大的貢獻,是長年推動將大型太空望遠鏡送上太空,積極爭取經費、國會支持,並協調天文學家與工程師,最終促成哈伯太空望遠鏡誕生。

以「羅曼」之名 紀念哈伯望遠鏡之母

她甚至參與哈伯計畫從望遠鏡尺寸、儀器設計到建造地點等關鍵決策,因此被譽為「哈伯太空望遠鏡之母」。她也推動在哈伯使用當時相對新穎的CCD影像感測器,對後來的天文成像技術產生深遠影響。

羅曼並不是用來取代哈伯或韋伯,而是與兩者互補:韋伯擁有更大的6.5公尺主鏡,擅長對特定目標進行極深、極細緻的觀測;羅曼則以大視野和高速巡天見長,可以先在廣闊天空中發現大量值得研究的目標,再交由哈伯、韋伯等望遠鏡進行深入觀測。

天文學家尤其期待羅曼建立更完整的「行星人口普查」,透過微引力透鏡等方法尋找數千顆系外行星,包括目前較難發現的寒冷行星,藉此比較不同星系統的結構,了解我們的太陽系究竟是普遍還是特殊。

更重要的是,羅曼將產生規模龐大的宇宙資料。NASA科學家麥克納里(Julie McEnery)表示,她不只是希望羅曼改變人類對宇宙的理解,而是認為它「一定會」帶來改變。

天文學界期待「下一個哈伯時刻」

對天文學家而言,羅曼真正令人期待的,或許不只是它能回答哪些已知問題,而是它可能發現哪些目前根本沒有想到的東西——就像哈伯當年開啟新的宇宙視野一樣,羅曼可能再次改寫人類對宇宙的認識。

文章來源:NASA’s Roman Telescope Is Almost Ready to Leave Earth #NASA #南希羅曼太空望遠鏡 #SpaceX #暗能量 #天文學 【1鍵掌握全球脈動】 立即訂閱國際周報

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