NASA的南希・格雷絲・羅曼太空望遠鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope)8月30日搭乘SpaceX獵鷹重型火箭,從佛羅里達州甘迺迪太空中心升空,將前往距地球約160萬公里的日地第二拉格朗日點(L2)。它的任務包括調查暗物質、暗能量和系外行星,台灣讀者可先從本站整理的 NASA ESCAPADE雙星研究火星大氣 了解近年太空科學任務的不同觀測目標。(NASA官方新聞稿、AP報導)
NASA表示,火箭升空約31分鐘後,望遠鏡與第二級火箭分離;太陽能板與下層儀器遮陽罩也在升空後1小時23分鐘完成展開。羅曼預計航行約3個月,接著進行儀器校準,NASA預估2027年初公布首批影像。(NASA任務發布)
羅曼太空望遠鏡要找什麼
羅曼的主要工具是廣域儀器,配備3億畫素紅外線相機與18個4K偵測器,能在可見光到近紅外線範圍蒐集影像和光譜資料。NASA說明,這套儀器的設計重點是快速掃描大範圍天空,建立星系、恆星與行星系統的統計資料。(NASA官方新聞稿、NASA宇宙學任務說明)
暗物質不會發光,科學家可藉由它的重力造成的星系形狀與光線偏折,推估這些看不見的物質如何分布;暗能量則與宇宙加速膨脹的測量有關。羅曼將透過星系分布、弱重力透鏡和超新星等資料,收緊對宇宙膨脹歷史及大尺度結構的估計。(臺北市立天文科學教育館解說、NASA宇宙學任務說明)
尋找系外行星是另一條主線。羅曼會在銀河系中心附近長時間觀測大量恆星,利用重力微透鏡和凌星造成的亮度變化找出行星;搭載的日冕儀則會遮住母恆星的強光,測試直接拍攝木星型行星的技術。(NASA官方新聞稿)
為什麼要比哈伯看得廣
羅曼主鏡直徑約2.4公尺,和哈伯太空望遠鏡相近,但它的視野超過哈伯100倍。NASA並以巡天速度比較,羅曼設計上可用約哈伯的1000倍速度調查宇宙;同一套資料也能和詹姆斯・韋伯太空望遠鏡、歐洲太空總署的Euclid,以及智利的薇拉・魯賓天文台交叉比對。(AP報導、NASA官方新聞稿)
差異可用一個工作分配來理解:羅曼先用大視野找到大量候選天體,韋伯再以較窄、較細緻的視野追蹤個別目標。這樣的組合有助於把少見的超新星、系外行星和星系結構放進同一份觀測資料裡。(AP報導、NASA宇宙學任務說明)
跟台灣讀者有什麼關係
羅曼每天預計回傳1.4TB資料,NASA表示會用機器學習、人工智慧和公民科學家協助篩選,再由天文學家檢視重要發現。NASA的任務資料說明也寫明,觀測資料將透過太空望遠鏡米庫斯基檔案(MAST)開放,提供研究者與學生進行交叉分析的入口。(NASA發射後公告、NASA宇宙學任務說明)
這對台灣的大學天文研究、資料科學課程與公民科學活動都有實際觀察價值:研究者不必等望遠鏡在台灣上空,便能從公開資料研究星系形狀、超新星或系外行星。臺北市立天文科學教育館在8月27日發布的中文介紹,也把羅曼的寬視野、紅外線相機與暗物質觀測列為重點,顯示這項任務已有台灣科普場域可使用的背景材料。(NASA資料開放說明、臺北市立天文科學教育館介紹)
NASA表示,羅曼計畫也有歐洲太空總署、日本宇宙航空研究開發機構、法國國家太空研究中心與德國馬克斯・普朗克天文研究所參與。台灣太空產業可從這種跨機構任務觀察儀器、資料處理與深空通訊的分工;本站的 Artemis III國際登月任務與台灣太空產業鏈整理 則提供載人太空計畫的另一個比較案例。(NASA官方新聞稿)
接下來看哪些時間點
羅曼接下來要完成前往L2的飛行、兩次中途修正和儀器校準,NASA預計在2027年初公布首批影像。首批影像問世後,研究團隊才會逐步把廣域巡天資料轉成星系分布、超新星與系外行星的研究結果。(NASA官方新聞稿)
常見問題
羅曼太空望遠鏡和哈伯差在哪裡?
兩者主鏡直徑都約2.4公尺,但羅曼的視野超過哈伯100倍,設計巡天速度約為哈伯1000倍。哈伯擅長高解析度個別天體影像,羅曼則更適合快速掃描大範圍天空。(AP報導、NASA官方新聞稿)
羅曼會直接拍到暗物質嗎?
暗物質不會發光,羅曼會透過星系形狀、光線偏折與星系分布等重力效應推估它的位置和數量。這些觀測結果用來檢驗宇宙大尺度結構與膨脹模型,不等於拍到暗物質本身。(臺北市立天文科學教育館解說、NASA宇宙學任務說明)
台灣學生可以使用羅曼資料嗎?
NASA任務資料說明寫明,羅曼資料將透過MAST開放,研究者與學生可用於資料分析和方法驗證。實際使用仍要依資料發布進度、檔案格式與未來研究計畫規則辦理。(NASA宇宙學任務說明)
參考來源
- NASA’s newest space telescope launches on a quest to explore the hidden universe (The Associated Press)
- NASA’s Dark Universe-Seeking Nancy Grace Roman Space Telescope Launches (NASA)
- 羅曼太空望遠鏡即將升空 (臺北市立天文科學教育館)
- Cosmology with Roman (NASA)