NASA Roman 太空望遠鏡將會發現咩？發射日期、任務與科學目標一次睇

NASA 的 Nancy Grace Roman 太空望遠鏡，定位唔係另一部單純用來拍靚相的望遠鏡，而係一部專為「大規模普查」宇宙而設的紅外線太空天文台。它會保留接近哈勃太空望遠鏡的影像清晰度，但每次觀測涵蓋的天空範圍至少大 100 倍，令天文學家可以同時研究大量星系、恆星、短暫天文事件，以及太陽系外的行星。

Roman 幾時發射？會由邊度升空？

NASA 目前的任務資料列出 Roman 的目標發射日期為 2026 年 8 月 30 日。不過，NASA 其他任務資料仍以較寬鬆的時間表描述，表示任務會最遲於 2027 年 5 月發射。因此，8 月 30 日應視為現時目標日期，並唔代表已經作出毫無變數的保證。

Roman 預計會由佛羅里達州 NASA 肯尼迪太空中心升空，搭載 SpaceX 的 Falcon Heavy 重型火箭。

發射之後，太空望遠鏡會前往接近日地 L2 點的位置。L2 位於地球背向太陽的一方，距離地球約 150 萬公里（約 93 萬英里）。呢個位置有利於進行穩定的紅外線觀測，亦適合長時間掃描大範圍天空。

點解 NASA 要整 Roman？

Roman 主要針對現代天體物理學幾個最難解的問題：

• 暗能量： 究竟係乜嘢令宇宙膨脹速度愈來愈快？
• 暗物質： 呢種唔會發光、但有重力作用的物質，喺宇宙中點樣分布？
• 系外行星： 太陽系以外的行星有幾普遍，尤其係寒冷、低質量甚至「流浪」的行星？
• 星系演化： 星系同類星體喺數十億年來點樣形成同改變？
• 紅外線天文學： 紅外線可以點樣穿透塵埃，揭示遙遠星系、恆星及行星系統？

哈勃或 Webb 往往會集中觀察一個特別暗或者特別重要的目標；Roman 就更似一部宇宙級「廣角掃描器」，快速而有系統咁覆蓋大片天空。觀測樣本夠大，天文學家就更容易搵到罕見天體、短暫事件，同埋分辨宇宙結構中細微但有意義的模式。

最大賣點：廣闊視野加上清晰紅外線影像

Roman 的主力儀器係 廣域儀器（Wide Field Instrument，WFI）。呢部 3 億像素紅外線相機的視野至少係哈勃的 100 倍，每張相片覆蓋的天空範圍，比肉眼望落的滿月表面視大小更大，同時保留亞角秒級的影像能力。

簡單講，Roman 的優勢唔只係「睇得遠」，而係可以一次過「睇得多」。呢種能力會帶來幾個重要效果：

1. 每次曝光掃描更多天空： 用較少觀測時間建立大範圍宇宙地圖。
2. 更容易捕捉罕見事件： 視野越闊，遇到特殊星系、變化中的天體或短暫爆發事件的機會越高。
3. 建立更有統計力量的樣本： 大型星系及行星目錄，有助分辨真正的宇宙訊號同隨機變化。
4. 為其他望遠鏡提供追蹤目標： 哈勃、James Webb 太空望遠鏡（Webb）及地面天文台，可以再深入研究 Roman 發現的目標。

NASA 預計 Roman 在任務期間可以量度約 10 億個星系發出的光。任務首五年預計每日產生約 **11 太位元（terabits）**數據，累積數據量超過 20 PB（petabytes）。

Roman 會觀測啲乜？

Roman 的觀測計劃包括三項由天文學界共同定義的核心巡天，再加上其他一般天體物理學觀測。三項核心巡天分別係：

• 高銀緯廣域巡天（High-Latitude Wide-Area Survey）
• 高銀緯時域巡天（High-Latitude Time-Domain Survey）
• 銀河中心時域巡天（Galactic Bulge Time-Domain Survey）

其中，高銀緯廣域巡天會結合影像及光譜觀測，覆蓋數千平方度天空。主要任務係研究星系分布、遙遠星系形狀，以及宇宙膨脹同結構成長；但同一批數據亦可以用來研究太陽系天體、銀河系結構、附近星系、類星體，以及接近再電離時代的早期星系。

Roman 的觀測資料計劃在處理後公開，而且冇一般所謂的限時專享期。換句話講，唔同研究團隊可以同時使用數據，追查任務原本未必預計到的科學問題。

佢點樣研究暗能量同暗物質？

Roman 會同時量度兩件事：宇宙膨脹得有幾快，以及宇宙結構——例如星系同物質網絡——點樣隨時間成長。NASA 計劃利用多種互相補足的方法，包括超新星距離測量、星系紅移及重子聲學振盪（BAO），以及弱引力透鏡。

弱引力透鏡對研究暗物質尤其重要。前景物質的重力會輕微扭曲背景星系發出的光，令星系外形出現非常細微、但具有統計關聯的變形。天文學家分析大範圍內呢啲變形，就可以繪製宇宙總物質分布圖，當中亦包括唔會發光或反射可見光的暗物質。

將宇宙膨脹歷史同結構成長速度放埋一齊比較，可以測試唔同的宇宙加速解釋。結果可能會顯示暗能量是否符合現有預期，或者反映我們對重力定律及宇宙學的理解仍然需要修訂。

Roman 會點樣搵系外行星？

Roman 會反覆觀察銀河系中心附近一片恆星非常密集的區域，利用 重力微透鏡尋找行星。當前景恆星經過背景恆星前方時，前景恆星的重力會短暫放大背景恆星的光；如果前景恆星有行星，行星亦可能喺增亮曲線上造成一個短暫額外訊號。

呢種方法特別適合搵寒冷、低質量，甚至冇繞住任何恆星運行的流浪行星。呢類天體未必容易用凌日法或徑向速度法發現。

Roman 亦會搭載 Coronagraph Instrument（日冕儀器）。不過，佢主要係技術示範，唔係任務的主力巡天相機。儀器會嘗試遮擋或抑制母星強烈光線，直接影像附近類太陽恆星周圍、成熟而且接近木星大小的行星。相關成果有望協助未來發展直接影像較細、甚至類地行星的太空望遠鏡。

Roman 的兩部科學儀器

廣域儀器 WFI

WFI 係 Roman 的主要科學儀器，負責大範圍紅外線影像及光譜觀測。它配備多個濾鏡、光柵以及低分辨率稜鏡，可以支援暗能量、星系演化、時域天文學及微透鏡系外行星研究。

Coronagraph Instrument

Coronagraph Instrument 專注於高對比度直接影像技術，目標係示範如何有效壓低恆星光芒，令旁邊微弱得多的行星可以被辨認。它係重要的未來技術路線，但 Roman 最具代表性的科學能力，仍然係 WFI 的全景式廣域巡天。

Roman、哈勃同 Webb 有咩分別？

Roman 唔係用來取代哈勃或 James Webb 太空望遠鏡。三者的觀測策略其實互相配合：

• Roman： 快速掃描大片天空，搵出宇宙模式、天體族群、短暫事件及值得深入研究的目標。
• 哈勃： 繼續以高解析度觀察特定天體及區域，並提供超過三十年的珍貴觀測檔案。
• Webb： 對選定目標作更深入觀察，以更高解析度及更長波長紅外線能力，研究更遙遠、更早期的宇宙。

NASA 的概括講法係：Roman 負責巡查廣闊天空，哈勃同 Webb 就集中研究特定天體或區域。Roman 的大型地圖可以先提供「發現層」及宇宙背景，其他望遠鏡再跟進最值得研究的目標。

Roman 最重要的影響，可能係數據規模

Roman 最受注目的成果，可能包括發現新的系外行星、改善暗能量測量，以及製作更詳細的宇宙物質結構地圖。但它更深遠的價值，會來自幾種能力的結合：清晰的紅外線影像、光譜、重複觀測，以及大規模公開數據。

有了呢種模式，天文學家既可以研究宇宙點樣膨脹、結構點樣形成等最大問題，亦可以處理由銀河系擠迫的中心，到遙遠星系、未知行星系統等各式各樣的研究。Roman 真正的創新，唔只係望得更遠，而係可以一次過望到更多天空，將宇宙由一堆獨立的天體，變成可以整體量度、比較同分析的龐大族群。