欧洲航天局盖亚太空任务所看到的银河系平面。它包含超过10亿颗恒星，以及盖亚无法看到的较暗的尘埃区域。凭借其更高的灵敏度和更长的波长覆盖范围，美国宇航局的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜的星系平面巡天将透过更多的尘埃，发现更多的恒星。信贷:ESA /盖亚/ DPAC
美国宇航局的罗马望远镜即将发生革命性的变化通过详细的调查来加深我们对银河系的了解，发现超过1000亿个宇宙物体，并提供有关银河系结构的新数据。
美国宇航局的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜小组宣布了对银河系平面进行前所未有的调查的计划。它将比任何其他调查都更深入地观察这个区域，绘制出比以往所有观测加起来更多的银河系恒星。
“通过这种类型的调查，我们可以探索的科学范围非常广泛，从恒星的形成和演化到恒星之间的尘埃和星系中心的动力学，”马萨诸塞州剑桥市哈佛大学和史密森尼天体物理中心的天体物理学家凯瑟琳·朱克说，他与人合著了一份白皮书，描述了这种观测计划的一些好处。
科学家们已经很好地研究了我们太阳系的邻居，但银河系的大部分仍然被遮挡在视线之外。美国宇航局的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜将透过厚厚的尘埃带，揭示我们以前从未探索过的银河系部分，这要归功于一项新选择的星系平面调查。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心
银河平面调查是继2021年征集罗马调查想法之后排名第一的提交作品。现在，科学界将共同努力，在2027年5月罗曼发射之前设计观测计划。
该论文的合著者、威斯康星大学白水分校的天文学家罗伯特·本杰明说:“将会有很多权衡，因为科学家们将不得不做出选择，例如，要覆盖多少面积，以及在所有不同可能的过滤器中绘制它的完整程度。”
虽然这项调查的细节仍有待确定，但科学家们表示，如果它覆盖了大约1000平方度(相当于5000个满月那么大)的天空区域，它可能会揭示超过1000亿个宇宙物体(主要是恒星)。
“这将非常接近于对我们银河系中所有恒星的完整普查，而且只需要大约一个月的时间，”罗伯塔·帕拉迪尼(Roberta Paladini)说，她是加州帕萨迪纳加州理工学院/IPAC的高级研究科学家，也是白皮书的主要作者。“用哈勃或詹姆斯·韦伯太空望远镜观察这么大一片天空需要几十年的时间。罗曼将成为一台勘测机器!”
银河系解剖
空间较小的天文台提供了其他星系的精美图像，揭示了复杂的结构。但研究我们自己星系的解剖结构却异常困难。银河系的平面在天空中占据了如此大的面积，以至于详细研究它可能需要很长时间。天文学家还必须透过厚厚的尘埃来观察，这些尘埃掩盖了遥远的星光。
扎克说，虽然我们已经很好地研究了太阳系的邻居，但“我们对银河系中心以外的另一半是什么样子的看法非常不完整。”
像美国宇航局退役的斯皮策太空望远镜这样的天文台，已经用更长波长的光对银河系平面进行了大面积的调查，并揭示了银河系远端的一些恒星形成区域。但它不能像罗曼那样解决细节问题。
“斯皮策提出了罗曼能够解决的问题，”本杰明说。
罗曼望远镜的大视野、清晰的分辨率和穿透尘埃的能力使它成为研究银河系的理想仪器。观察不同波长的恒星——可见光和红外线——将有助于天文学家了解诸如恒星温度之类的信息。这一条信息揭示了更多的数据，从恒星的演化阶段和组成，到它的亮度和大小。
帕拉迪尼说:“我们可以对恒星形成和我们自己星系的结构等事情进行非常详细的研究，而这是我们对任何其他星系都无法做到的。”
正对的螺旋星系IC 5332在这张图片中被对角线分开:詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测结果出现在左上角，哈勃太空望远镜的观测结果出现在右下角。韦伯和哈勃的图像显示出鲜明的对比，黑暗与光明相反。为什么?韦伯的观测结合了近红外光和中红外光，以及哈勃展示的可见光和紫外光。灰尘吸收紫外线和可见光，然后以红外线的形式重新发射出去。在韦伯的图像中，我们看到尘埃在红外光下发光。在哈勃的图像中，黑暗区域是星光被尘埃吸收的地方。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Janice Lee (STScI)， Thomas Williams (Oxford)， Rupali Chandar (UToledo)， PHANGS团队
罗曼将提供关于被称为凸起的中心区域的结构的新见解，横跨它的“酒吧”，以及从它延伸出来的螺旋臂。
“我们将基本上重写银河系远端的3D图像，”朱克说。
罗曼的敏锐视野将帮助天文学家看到单个恒星，即使是在星系远端的恒星托儿所里。这将帮助Roman生成一个巨大的新恒星目录，因为它将能够绘制比欧洲航天局盖亚太空任务之前精确绘制的距离远10倍的地图。盖亚绘制了超过10亿颗恒星的3D地图，大部分在大约1万光年的范围内。罗曼可以绘制10万光年以外的1000亿颗恒星的地图(延伸到我们银河系的最遥远的边缘和更远的地方)。
银河面巡天是罗曼宣布的第一个普通天体物理巡天——除了三个核心社区巡天和日冕仪技术演示之外，罗曼还将进行几个观测项目之一。在Roman的五年主要任务中，至少有25%的时间将被分配给一般的天体物理学调查，以追求仅凭该任务的核心社区调查数据无法完成的科学。来自世界各地的天文学家将有机会使用Roman并提出前沿研究，使天文学界能够充分利用Roman的能力进行非凡的科学研究。
参考文献:“罗马早期定义天体物理学调查机会:《银河罗马红外测量》，作者:罗伯塔·帕拉迪尼、凯瑟琳·扎克、罗伯特·本杰明、大卫·纳塔夫、但丁·米尼蒂、盖尔·扎索夫斯基、约书亚·皮克、肖恩·凯瑞、洛里·艾伦、哈维尔·阿隆索-加西亚、若昂·阿尔维斯、弗里德里希·安德斯、伊万杰·阿塔纳苏拉、蒂莫西·c·比尔斯、乔纳森·伯德、乔斯·布兰德·华索恩、安东尼·布朗、斯温·布德、卢卡·卡萨格兰德、安德鲁·凯西、桑蒂·卡西西、马尔西奥·卡特兰、兰加·拉姆·查里、安德烈-尼古拉斯·陈、大卫·恰尔迪、费尔南多·科梅隆、罗杰·科恩、托马斯·达姆、罗纳德·德里梅尔、何塞·费尔南德斯·特里卡多、道格拉斯·芬克贝纳、道格拉斯·盖斯勒、马里奥·詹纳罗、阿丽莎·古德曼、格雷戈里·格林、杰格利·哈吉杜、卡伦·亨德森、约瑟夫·霍拉、瓦伦丁·d·伊万诺夫、戴维·柯克帕特里克、小林千基、迈克尔·库恩、安德烈斯·昆德、杰西卡·卢、菲利普·w·卢卡斯、丹尼尔·马杰斯、s·托马斯·梅吉斯、亚伦·迈斯纳、塞尔吉奥·莫利纳里、普热梅克·莫罗兹、梅利斯·内斯、纳丁·诺伊梅耶、弗朗西斯科·诺格拉斯-劳拉、阿尔贝托·诺列加-克雷斯波、拉戴克·波莱斯基、汉斯-沃尔特·里克斯、路易莎·雷布尔、Henrique Reggiani, Marina Rejkuba, Roberto K. Saito, Ralph Schoenrich, Andrew Saydjari, Eugenio Schisano, Edward Schlafly, Keving Schlaufman, Leigh Smith, Joshua Speagle, Dan Wisz, Rosemary Wyse和Nadia Zakamska, 2024年7月14日，天体物理学>星系天体物理学。arXiv: 2307.07642
南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理，参与的有美国宇航局喷气推进实验室、南加州的加州理工学院/IPAC、巴尔的摩的太空望远镜科学研究所，以及一个由来自不同研究机构的科学家组成的科学团队。主要工业合作伙伴是位于科罗拉多州博尔德的BAE系统公司;佛罗里达州墨尔本的L3Harris Technologies;以及加州千橡市的Teledyne科学与成像公司。
