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NASA罗马太空望远镜将绘制宇宙最初一亿年图景:130人国际团队为何拿到386小时观测时间?

据Phys.org报道,美国密苏里大学物理与天文学教授Haojing Yan领衔一支由130名研究人员组成的国际团队,将动用美国国家航空航天局(NASA)最新的旗舰级太空望远镜——南希·格雷斯·罗马太空望远镜,执行名为“罗马极端深场”(Roman eXtreme Deep Field,缩写RXDF)的观测计划,绘制迄今最深、最广的早期宇宙视图之一。报道称,NASA已向该团队分配386小时观测时间,用于执行这一雄心勃勃的计划。相关研究论文已发表在arXiv预印本平台上。该团队的目标是回答天文学最基本的问题之一:宇宙如何从最初的时刻演化为今天我们看到的恒星、星系和行星。通过向宇宙深处回望数十亿年,该团队预计将研究数千个早期星系、爆发的恒星、巨型黑洞和其他宇宙之谜,并重构宇宙诞生后最初一亿年的清晰图景。

事件经过

Haojing Yan是密苏里大学文理学院物理与天文学教授。他领衔的国际团队共130名研究人员,来自全球62家机构,其中包括NASA、加州理工学院、普林斯顿大学和哈佛大学。Phys.org的报道指出,该团队正在执行的是一项雄心勃勃的任务:捕捉早期宇宙前所未有的视图。

该观测计划名为“罗马极端深场”(RXDF),将利用NASA最新的旗舰级太空观测站——南希·格雷斯·罗马太空望远镜,创造人类有史以来最深、最广的早期宇宙视图之一。报道称,NASA已给予Haojing Yan和他的团队386小时观测时间来完成这项工作。相关研究论文《The Roman eXtreme Deep Field (RXDF)》已由Haojing Yan等人在arXiv预印本平台上发表,论文编号DOI为10.48550/arxiv.2609.08145,详细描述了这项拟议的科学观测计划。

386小时的观测时间,相当于把望远镜连续对准深空目标超过16天。在NASA最新旗舰级太空望远镜的观测时间表上,这是一笔可观的时间投入,全部用于执行RXDF这一项深场普查计划。

罗马太空望远镜在得克萨斯州休斯敦的NASA约翰逊航天中心完成组装,于今年8月30日在佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。按照计划,该望远镜将进入距离地球约93万英里(150万公里)的轨道。Phys.org的报道指出,一旦罗马太空望远镜抵达轨道,它将提供与詹姆斯·韦布太空望远镜和哈勃太空望远镜相当的远宇宙视图,但带来一项不同之处:极其宽广的视场。

罗马太空望远镜搭载的3亿像素红外相机被称为“宽视场仪器”(Wide Field Instrument),单次曝光即可拍摄的天区面积,相当于韦布或哈勃需要数百次单独观测才能覆盖的范围。对Haojing Yan和他的合作者而言,深度与广度的结合创造了前所未有的机遇:研究者不再局限于检查相对狭小的远宇宙天区,而是可以在大得多的宇宙图景中寻找规律。

该团队计划研究最早的一些星系形成恒星并组装成更大宇宙结构的速度。他们将搜寻被称为超新星的远处爆发恒星,这些超新星可能为宇宙最早几代恒星提供线索。他们还将挑战天文学最大的谜团之一:巨型黑洞如何在宇宙幼年期如此迅速地形成和生长。此外,韦布太空望远镜首次发现的神秘天体“小红点”也在观测名单上,天文学家至今仍在试图确定这些天体的本质,而罗马望远镜巨大的视场有望找到更多样本,为科学家解开这一谜团提供所需的大样本量。

各方反应

作为团队负责人,Haojing Yan在接受Phys.org采访时表示:“过去30年里,这些深场观测项目中最具革命性的成果,往往都是当初计划和预期之外的发现,”他说,“这正是如此大规模的数据集让人兴奋和珍贵的原因。”他认为,罗马望远镜最大的发现,可能恰恰是他和合作者们根本没有在寻找的东西。

为了向公众解释深空观测的原理,Haojing Yan举了一个例子:“比如我们看太阳时,看到的是它大约8分钟前的样子,因为它的光抵达地球需要这么长时间,”他说,“当我们看向更遥远的太空,看到的是这些天体更早期的历史阶段。这给了我们一个机会,去研究最初的星系、黑洞和其他宇宙结构在宇宙诞生后是如何形成的。”

Haojing Yan还表示,这项探索关乎人类在宇宙中的位置:“把今天的仪器推到极限,我们就能为后代建造更强大的望远镜、继续探索宇宙铺平道路。”

Haojing Yan指出,正是这种“回望时间”的能力,改变了科学家对宇宙的理解。罗马太空望远镜的宽视场仪器让团队得以把这种能力推向新的尺度:在保持韦布、哈勃级别观测深度的同时,一次覆盖过去需要数百次观测才能完成的天区。

参与该计划的机构阵容引人注目。130名研究人员来自62家机构,除了牵头单位密苏里大学,还包括NASA、加州理工学院、普林斯顿大学和哈佛大学等多家知名科研机构。如此规模的国际合作,也反映出天文学界对深场观测科学价值的高度认可。

天文学界对“小红点”之谜的关注也在持续升温。这类神秘天体由詹姆斯·韦布太空望远镜首先发现,其本质至今令天文学家困惑。RXDF计划利用罗马望远镜的超大视场寻找更多这类天体,提供更大的样本量,以帮助科学家开始解开这一谜团。

背景影响

过去30年里,深场观测一直是天文学产出意外发现的重要方式。从哈勃太空望远镜时代起,天文学家通过长时间曝光同一片天区,不断发现比预期更遥远、更早期的天体。Haojing Yan在采访中强调,这些深场观测项目中最具革命性的成果,往往都不在原始计划之内——这正是RXDF科学价值的重要来源。

RXDF的设计思路,是把“看得深”和“看得广”结合起来。以往的深场观测大多只能覆盖相对狭小的天区,科学家难以判断发现的奇特天体是普遍现象还是偶然。而RXDF借助罗马望远镜的超大视场,在深度的基础上大幅扩展覆盖范围,使科学家能够在更大的宇宙图景中寻找规律、验证模式。

宇宙诞生后的最初一亿年,是第一代恒星、星系和黑洞开始形成的时期。RXDF计划把观测的“时间机器”对准这一时期,期望通过数千个早期星系的样本,回答宇宙如何从大爆炸后的最初时刻演化为今天恒星、星系和行星组成的浩瀚宇宙这一根本问题。

深场观测在过去30年里不断改写人类对宇宙的认知。哈勃太空望远镜的深场观测曾揭示出数以千计的遥远星系,成为天文学史上的里程碑。如今,RXDF计划试图在深度与广度上同时超越前人:在韦布和哈勃的观测深度之上,叠加罗马望远镜前所未有的宽广视场,普查的范围之大,是以往任何同类深场计划都无法比拟的。

这项计划的科学动机,与詹姆斯·韦布太空望远镜近年来的意外发现直接相关。Phys.org的报道指出,韦布已经揭示了一些星系和天体,它们的形成时间似乎比科学家预期的要早得多。但天文学家至今仍不清楚,这些令人意外的天体究竟是罕见的特例,还是宇宙中普遍存在的规律。RXDF的广度优势,正是为了回答这个问题而设计的:通过覆盖更大的天区,科学家可以判断韦布发现的异常天体是孤立的例外,还是年轻宇宙中的普遍特征。

从科学目标看,RXDF的观测将覆盖宇宙“最初一亿年”的图景重构。团队期望借助数千个早期星系的样本,研究最早的恒星形成过程、宇宙结构的组装历史,以及巨型黑洞在宇宙幼年期的快速成长之谜。报道指出,这些观测共同作用,有望帮助科学家重构宇宙最初一亿年面貌的更清晰图景,甚至揭示出此前无人想到要去寻找的东西。

值得注意的是,深场观测的历史表明,最具颠覆性的发现往往出自计划之外。正如Haojing Yan所说,过去30年深场观测项目中最具革命性的成果都不在原始计划之内。RXDF以空前的深度和尺度普查一大片早期宇宙天区,其科学价值不仅在于回答已知的科学问题,更在于数据中可能隐藏的未知。正如报道所写:科学家知道一些问题,但还不知道数据中还藏着什么在等待被发现。

权威一手来源

核验日期:2026-10-18

免责声明

本文基于公开报道编译整理,信息来源于所列权威一手来源。观测计划的推进情况、论文为预印本阶段,相关时间安排与科学目标以NASA及论文作者团队的官方公布为准。本文仅陈述公开报道的事实,仅供信息参考,不构成任何科学结论或建议。

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