利用引力透镜探测遥远行星
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大质量天体使光线发生弯曲，从而产生了一种叫做引力透镜效应的现象。
美国国家航空航天局太空望远镜科学研究所
美国国家航空航天局（NASA）的南希格雷斯罗马太空望远镜已发射升空，开启了一段将使其远离地球约一百万英里的旅程。
到达那里后，罗马太空望远镜将研究天文学中一些重大的未解之谜，从暗能量到星系的形成。
它还将搜寻其他恒星周围的行星，即系外行星，不过会采用一种颇为独特的方式。
罗曼将能够发现许多这类奇异的天体，而无需直接观测行星本身。
它将通过监测遥远恒星短暂变亮的现象来实现这一目标。
这一策略奏效的原因是爱因斯坦引力理论中一个较为奇特的推论：引力可以使光线弯曲。
在合适的条件下，一颗恒星，甚至是一颗行星，都能像一个天然放大镜一样发挥作用。
这种现象被称为引力微透镜效应。
一幅罗马望远镜前往拉格朗日L2点途中的艺术渲染图。
美国国家航空航天局
作为一名系外行星科学家，我研究如何探测和了解太阳系之外的行星。
这一领域面临的一个挑战是，没有一种单一的观测技术能够发现所有类型的行星。
引力微透镜令人兴奋，因为它就像一种工具，能帮助天文学家找到用其他方法难以发现的行星。
引力是如何起到放大镜的作用的呢？
想象你正在观测一颗非常遥远的恒星。
在你与这颗恒星之间，恰好有另一颗恒星几乎直接穿过你的视线方向。
这两颗恒星实际上可能相距数千光年，但从你的视角看，它们似乎排成了一条直线。
根据爱因斯坦的广义相对论，物体的质量会使周围的空间弯曲。
在弯曲空间中传播的光线也会沿着弯曲的路径行进。
因此，当前景恒星几乎精确地经过更遥远的恒星前方时，它的引力会将背景恒星的部分光线弯折向你。
结果令人惊讶：前景星不仅不会遮挡远处的恒星，反而会使它看起来更亮。
这就像透过放大镜看东西，只不过没有玻璃。
透镜本身就是引力。
由于恒星在我们的星系中不断运动，这两颗恒星只会暂时对齐。
随着两颗恒星不再对齐，背景恒星会逐渐变亮，然后变暗。
现在，添加一颗行星。
如果前景恒星有一颗行星绕其运行，该行星的引力也会影响来自遥远恒星的光线。
它会在原本平滑的增亮模式中产生额外的短暂扰动。
天文学家测量这些亮度变化，并可以利用这一微小偏差推断出那里存在一颗行星。
引力会扭曲光线，因此当一颗恒星从更遥远的恒星前方经过时，天文学家会看到亮度水平出现峰值——而当有行星围绕该恒星公转时，他们还能看到一个较小的次级峰值。
欧洲南方天文台卢卡斯卡尔萨达，知识共享署名相同方式共享许可协议
值得注意的是，即使行星本身过于暗淡且距离过于遥远而无法直接观测到，这种技术也可能有效。
罗曼将观看数亿颗星星。
引力微透镜有一个难点：天文学家不能简单地选定一颗恒星，然后等着它对另一颗恒星产生引力透镜效应。
必要的排列组合是偶然发生的，而且一旦一个事件结束，完全相同的排列组合通常永远不会再次出现。
因此，解决方案是持续观测大量恒星。
这正是罗曼太空望远镜将要开展的工作。
作为其银河系核球时域巡天项目的一部分，罗曼太空望远镜将反复观测朝着银河系拥挤中心的六个视场。
它将监测数亿颗恒星，在六个密集观测季期间，大约每12分钟对其主要巡天视场进行一次观测。
罗马并不知道哪两颗恒星会恰好对齐。
相反，它将如此频繁地观测这么多的恒星，以至于其视野中应该会出现大量这种罕见的对齐现象。
美国国家航空航天局（NASA）预计通过引力微透镜效应，此次勘测将发现1000多颗处于相对较宽轨道的行星。
这一类别特别有价值，因为如今已知的大多数系外行星都绕其恒星近距离公转；罗曼太空望远镜将探测行星系统中更寒冷、更遥远且仍未得到充分探索的区域。
罗曼望远镜特别适合这项任务，因为它将太空望远镜敏锐的红外视力与异常宽广的视野相结合。
这种结合使它能够反复对大量恒星进行成像，即使是在我们银河系中心附近极其拥挤的区域。
搜寻行星
Romanprovidesastrongexampleofhowdifferentplanethuntingtechniquescomplementeachother.Whilethetelescope’sGalacticBulgesurveyisdesignedtoprimarilysearchformicrolensingevents,Romanwillalsorepeatedlymeasurethebrightnessofhundredsofmillionsofstarsalongtheway.Thoseobservationsshouldrevealaround100,000transitingplanets. translation Roman提供了一个strong例子，表明不同的行星搜索技术可以相互complement。
虽然天文学家使用GalacticBulge调查来主要搜索微lensing事件，但Roman也将反复测量数百万颗恒星的明度。
这些观察应该揭示大约100,000个transiting行星。
NoteThistranslationisaccurateanddoesnotcontainanyfalseinformation.Ifyouhaveanyotherquestionsorneedfurtherassistance,pleaseletmeknow.
这是一种截然不同的寻找行星的方法：当行星从我们的视角经过其恒星前方时，就会发生凌星现象，它会遮挡恒星一小部分光线，导致恒星稍微变暗。
两类行星——通过微引力透镜法发现的行星和凌日行星——应该看起来截然不同。
凌日法更有利于发现那些离恒星较近的行星，尤其是那些体积较大、能遮挡更多星光且公转周期较短的行星。
相比之下，微引力透镜法对轨道半径较大的寒冷行星特别敏感，包括类似我们太阳系外行星的那些行星。
所以罗曼实际上会以两种相反的方式使用同一组图像。
一颗周期性变暗的恒星可能表明有行星正在凌日，而一颗暂时变亮的恒星可能表明存在引力透镜。
但还有更多情况。
微引力透镜效应可以揭示那些根本不围绕恒星运转的行星。
这些所谓的自由漂浮行星或流浪行星，可能是在它们形成的行星系统中被抛射出来的，现在独自在星系中穿行。
由于微引力透镜效应依靠的是引力，而非行星或其主恒星发出的光，所以当这些黑暗、孤立的天体从遥远的背景恒星前经过时，也能显露踪迹。
引力微透镜效应能让望远镜探测到不环绕恒星运行的行星，其原理是使来自背景恒星的光线在行星周围发生弯曲。
美国国家航空航天局艾姆斯研究中心喷气推进实验室加州理工学院T.派尔
构建行星系统的普查
最终，罗马（Roman）计划证明了采用多种行星探测技术的重要性。
到目前为止，科学家们已发现的数千颗系外行星并非银河系中所有行星的无偏差样本。
他们能发现什么，部分取决于望远镜最擅长探测什么。
罗曼的微引力透镜巡天观测将通过测量处于较宽轨道上的行星数量，填补这一图景中的重要空白，而此前的巡天观测对这类行星的探索远不够全面。
将罗曼获得的大量凌星行星样本与其他望远镜的发现相结合，这些观测将有助于天文学家解答系外行星科学中最基本的问题之一：自然界实际上会形成什么样的行星系统？
罗曼将利用大自然自身的望远镜之一：引力本身来完成那件事。
相关知识（天文术语）
引力透镜是爱因斯坦广义相对论预言的现象：大质量天体（如星系或黑洞）会弯曲周围时空，使经过其附近的光线发生偏折，类似光学透镜的效果。
这种效应可放大、扭曲或复制遥远背景天体的图像，成为天文学家探测暗物质、测量宇宙膨胀及研究早期星系的重要工具。
BY: Thomas Fauchez
FY: AI
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