NASA 的 Nancy Grace Roman 太空望遠鏡預計將大幅拓展太陽系外行星（即系外行星）的搜尋範圍。科學家估計，這項任務可能發現約 10 萬顆先前未知的行星，與目前透過 NASA 任務和其他天文台發現的近 6,300 顆系外行星相比，是一項顯著的增長。

羅馬望遠鏡之所以特別令人興奮，在於它的觀測目標。迄今為止，大多數系外行星的發現都來自銀河系中相對較近的區域。然而，羅馬望遠鏡將搜尋銀河系中大部分未探索的區域，提供對我們銀河系中行星系統更廣泛的視野。

「我們的銀河系擁有各種不同的環境，但在尋找系外行星方面，我們實際上只探索了一個區域：我們自己的鄰近區域，」NASA 戈達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）的系外行星研究員 Elisa Quintana 表示。Quintana 領導一個團隊，專注於建構軟體和模擬，以協助準備羅馬望遠鏡的系外行星凌日觀測。「羅馬望遠鏡將把搜尋範圍擴大到足以涵蓋其他銀河系的棲息地，這有助於我們了解行星形成在銀河系不同區域的差異。」

如今，大多數已知的系外行星都位於距離地球數千光年的範圍內。羅馬望遠鏡的主要巡天任務之一將遠超此範圍，探測銀河系中心密集區域的恆星，並延伸至銀河系的遠端。

在銀河系中搜尋新世界

羅馬望遠鏡將持續監測銀河系大片區域的恆星，尋找其亮度的變化。

其中一種技術依賴於行星凌日。當行星從我們的視角經過其恆星前方時，它會阻擋少量星光，導致恆星暫時變暗。

望遠鏡還將使用另一種稱為微引力透鏡的技術。在這些事件中，前景恆星及其伴隨行星的重力會放大更遙遠背景恆星的光線，使其暫時看起來更亮。

每種方法對不同類型的行星都具有敏感性。

凌日技術預計將發現約 10 萬顆行星，對於偵測大型、極熱的行星特別有效。這些行星阻擋的星光更多，且軌道週期更頻繁，更容易被發現。

微引力透鏡技術預計將發現超過 1,000 顆行星，它在尋找距離恆星更遠的行星方面表現出色，包括類似我們太陽系的系統。它可以偵測到大小與地球和火星相當的行星，無論是在宜居帶內還是距離恆星更遠的地方。其中許多行星使用其他偵測方法極難，甚至不可能發現。

結合這些互補的方法，科學家將能夠研究行星在整個銀河系的形成方式，包括我們太陽系可能起源的區域。

如今，我們的太陽系距離銀河系中心約 2.7 萬光年。研究人員認為，它可能形成於距離銀河系中心約 1 萬光年更近的地方，然後逐漸向外移動到現在的位置。

支持這一觀點的證據主要來自太陽的化學成分。

天文學家使用「重元素」一詞來描述氫和氦以外的所有元素，這些元素在宇宙形成後不久就已產生。較重的元素在恆星內部產生，並隨著恆星一代一代地誕生和死亡而變得越來越豐富。

位於銀河系外圍區域的恆星通常含有較少的重元素。相比之下，銀河系隆起處的恆星更古老，並且傾向於富含矽、氧和鎂等元素。

這些化學差異可能會影響圍繞恆星形成的行星類型。有些系統可能產生較大的行星、較岩石的世界，或者總體上更多的行星。在某些情況下，恆星的成分甚至可能影響行星是否會形成。

天文學家已經發現證據表明，這種關係存在於附近的恆星之間。

「含有更多重元素的恆星傾向於擁有更多行星，尤其是巨型行星，」NASA 戈達德的博士後研究員 Robby Wilson 表示，他領導了一項關於羅馬望遠鏡預期凌日行星產量的研究。

透過探測銀河系中完全不同的恆星和行星族群，羅馬望遠鏡可以極大地擴展這些研究，並有助於揭示類似我們太陽系的行星系統的普遍程度。

「羅馬望遠鏡將特別強大，因為它將觀測數億顆遙遠的恆星，讓科學家能夠將遙遠的行星族群與附近發現的族群進行比較，」Wilson 說。「所有這些數據都將有大量的內容需要梳理，因此我們正在透過創建合成數據、偵測模擬行星，並使用機器學習來過濾誤報來進行準備。這樣一來，當真實數據湧入時，我們就能立即開始工作。」

羅馬望遠鏡收集的所有數據都將公開提供，讓研究人員和公民科學家都能參與搜尋新世界的行列。

研究外星大氣層和天氣

羅馬望遠鏡還可以為其發現的數千顆凌日行星提供大氣層資訊。

「羅馬望遠鏡不會像 NASA 的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）那樣深入分析大氣層，但它將在更大的規模上收集不同的資訊，」Wilson 說。

雖然詹姆斯·韋伯太空望遠鏡專注於對單獨行星進行詳細的化學分析，但羅馬望遠鏡將檢查數千個世界更廣泛的溫度和氣候模式。這個龐大的統計數據集可以識別重要趨勢，並有助於指導韋伯和其他天文台的未來觀測。

一個重點領域將是「熱木星」，即大小約與木星相當、軌道非常靠近其恆星的巨型行星。由於木星的直徑約為地球的 11 倍，這些世界非常巨大，並且通常只需幾天就能完成一次軌道。它們的高溫使其能夠發出可偵測的紅外輻射。

羅馬望遠鏡的紅外儀器將能夠觀測這些發光的行星，並研究它們的亮度隨時間的變化。

當一顆熱木星經過其恆星前方時，天文學家會看到一個亮度下降。當行星移動到恆星後面，其光線暫時被阻擋時，會出現第二個較小的亮度下降。

「這個次級下降告訴我們行星有多亮，因此有多熱，」Wilson 說。「透過追蹤行星在其軌道上的亮度變化，羅馬望遠鏡還可以觀察到白天和夜晚區域之間的差異，甚至偵測到行星上最熱區域的變化。這告訴我們關於大氣風和熱量循環的資訊。」

NASA 的克卜勒任務（Kepler mission）透過監測約 10 萬顆恆星，並證明行星在銀河系中極為普遍，從而改變了系外行星科學。

「NASA 已退役的克卜勒任務對 10 萬顆恆星的巡天調查，在十多年前徹底改變了系外行星領域，並告訴我們，行星在我們銀河系中的數量甚至比恆星還多，」NASA 戈達德的天文學家 Jorge Martínez-Palomera 表示，他正在協助準備羅馬望遠鏡的系外行星數據。

羅馬望遠鏡預計將進一步拓展這一遺產。僅其銀河系中心隆起處的巡天任務就將觀測約 1 億顆恆星，同時探索銀河系中大部分仍未被探測的區域。

「羅馬望遠鏡的銀河系中心隆起處巡天任務將觀測約 1 億顆恆星，並探測我們銀河系中未被充分探索的區域，這將提供一個基礎數據集，同樣將徹底改變我們對其他世界的了解以及我們在宇宙中的位置。」