數百萬個星系出現在美國宇航局Roman的新模擬圖像中
（神秘的地球uux.cn）據美國宇航局：科學家們創造了一個龐大的合成巡天，展示了我們可以從南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡的星系未來觀測中期待什么。雖然它只代表了真實未來調查的出現一小部分，但這個模擬版本包含了數量驚人的美國模擬星系——3300萬個，以及我們銀河系中的宇航20萬顆前景恒星。

這張模擬的Roman深空圖像包含數十萬個星系，僅占合成巡天的數百1.3%，而合成巡天本身僅占Roman計劃巡天的星系1%。此處提供完整的出現模擬。星系是美國模擬用顏色編碼的——紅色的離得遠，白色的宇航離得近。該模擬展示了Roman進行大規模深度調查和用統計方法研究宇宙的圖像能力，這些方法是數百目前的望遠鏡不可能做到的。Credits: M. Troxel and 星系Caltech-IPAC/R. Hurt
該模擬將幫助科學家規劃最佳觀測策略，測試不同的出現方法來挖掘該任務的大量數據，并探索我們可以從其他望遠鏡的串聯觀測中了解到什么。
北卡羅來納州達勒姆市杜克大學物理學助理教授邁克爾·特羅塞爾說:“羅曼將傳回的數據量對于太空望遠鏡來說是前所未有的。”“我們的模擬是一個試驗場，我們可以用它來確保我們將從任務的觀察中獲得最大的收益。”
該團隊從一個模擬宇宙中提取數據，該模擬宇宙最初是為了支持Vera C. Rubin天文臺的科學規劃而開發的，該天文臺位于智利，將于2024年開始全面運營。因為羅曼和魯賓的模擬使用相同的來源，天文學家可以比較它們，看看一旦他們都在積極掃描宇宙，他們可以從望遠鏡的配對觀察中獲得什么。
由Troxel領導的一篇描述這些結果的論文，已經被皇家天文學會的月刊接受發表。

這張圖比較了合成圖像的相對大小(插圖，用橙色標出)，天文學家模擬的整個區域(中上部用綠色標出的正方形)，以及天文學家將進行的完整未來調查的大小(左下角用藍色標出的大正方形)。來自數字化天空調查的背景說明了每個區域覆蓋的天空面積。這張合成圖像覆蓋了相當于一輪滿月的天空，未來的羅馬巡天將覆蓋比北斗七星更多的區域。雖然哈勃太空望遠鏡或詹姆斯·韋伯太空望遠鏡需要大約1000年的時間來拍攝像未來巡天一樣大的區域，但羅曼只用了7個多月就完成了。Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center and M. Troxel
宇宙結構
Roman的高緯度廣域調查將包括成像(新模擬的重點)和光譜，覆蓋宇宙的同一個巨大地帶。光譜學涉及測量來自宇宙物體的不同波長的光的強度，而Roman的成像將揭示數億個昏暗星系的精確位置和形狀，這些星系將用于繪制暗物質地圖。雖然這種神秘物質是不可見的，但天文學家可以通過觀察它對常規物質的影響來推斷它的存在。
任何有質量的東西都會扭曲時空結構。質量越大，彎曲越大。這產生了一種稱為引力透鏡的效應，當來自遠處光源的光在穿過中間物體時發生扭曲。當這些透鏡物體是大質量星系或星系團時，背景光源可能會模糊或出現多重圖像。

這個動畫展示了天文學家在未來的羅馬深空觀測中能夠做的科學類型。介于其間的星系團和暗物質的引力可以折射來自更遠物體的光線，扭曲它們的外觀，如動畫所示。通過研究扭曲的光，天文學家可以研究難以捉摸的暗物質，這只能通過其對可見物質的引力效應來間接測量。作為一個額外的收獲，這種透鏡也使我們更容易看到最遙遠的星系，它們的光被放大了。Credits: Caltech-IPAC/R. Hurt
質量較小的物體可以產生更微妙的效果，稱為弱透鏡效應。Roman將足夠敏感地使用弱透鏡來觀察暗物質團如何扭曲遙遠星系的外觀。通過觀察這些透鏡效應，科學家將能夠填補我們對暗物質了解的更多空白。
“宇宙結構形成理論預測了早期宇宙中的種子波動如何發展成可以通過引力透鏡看到的物質分布，”克里斯·平田說，他是哥倫布俄亥俄州立大學的物理學教授，也是論文的合著者。“但這些預測本質上是統計性的，所以我們通過觀察宇宙的廣大區域來檢驗它們。Roman具有廣闊的視野，將被優化以有效地觀測天空，補充詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等旨在對單個物體進行更深入研究的天文臺。
地面和空間
合成的羅馬巡天覆蓋了20平方度的天空，大致相當于95個滿月。實際的調查將會大100倍，揭示超過10億個星系。魯賓將掃描更大的區域——18000平方度，幾乎是整個天空的一半——但分辨率較低，因為它必須透過地球的湍流大氣。
Roman和Rubin模擬的配對為科學家提供了第一次嘗試在兩組圖像中檢測相同物體的機會。這一點很重要，因為地面觀測并不總是足夠清晰，無法將多個靠近的源區分為單獨的物體。有時它們會模糊在一起，影響微弱的透鏡測量。現在，科學家可以通過將魯賓圖像與羅馬圖像進行比較，來確定“去模糊”這種對象的困難和好處。
憑借Roman的龐大宇宙觀，天文學家將能夠完成遠遠超過該調查的主要目標，即研究宇宙的結構和演化，繪制暗物質地圖，并辨別試圖解釋宇宙膨脹速度加快的主要理論。科學家們可以通過梳理新的模擬羅馬數據來領略額外的科學，這將來自于以如此精致的細節看到如此多的宇宙。
位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心負責羅馬任務的高級項目科學家朱莉·麥克內里說:“憑借羅馬的巨大視野，我們可以預見許多不同的科學機遇，但我們也必須學會預料不到的事情。”“這項任務將有助于回答宇宙學中的關鍵問題，同時有可能揭示我們需要解決的全新謎團。”
Nancy Grace Roman太空望遠鏡由位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心管理，參與方包括美國宇航局噴氣推進實驗室和南加州加州理工學院/IPAC分校、位于巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所以及由來自不同研究機構的科學家組成的科學團隊。主要的工業伙伴是科羅拉多州博爾德的鮑爾航空航天技術公司；佛羅里達州墨爾本的L3Harris技術公司；和加州千橡市的Teledyne Scientific & Imaging。
By Ashley BalzerNASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Media contact:Claire AndreoliNASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.