天文學家長期以來一直認為銀河系充滿中子星，這是大質量恆星爆炸時留下的超緻密殘餘物。問題是大多數這些物體幾乎是看不見的。一項新研究已發表 天文學和天文物理學 他表示，美國太空總署即將推出的南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡可能最終會揭示其中的一些內容。
利用對銀河系的先進模擬和羅曼未來觀測的預測，研究人員發現太空望遠鏡能夠透過一種稱為引力微透鏡的現象探測和研究數十顆孤立的中子星。
領導這項研究的德國海德堡大學的佐菲亞·卡茲馬雷克（Zofia Kaczmarek）表示：“大多數中子星都相對較弱，並且是獨立存在的。” “如果沒有某種幫助，很難發現它們。”
羅曼如何能夠偵測到看不見的中子星？
中子星的質量比太陽還大，被包裹在一個大約城市大小的物體中。科學家研究它們是為了更好地了解恆星如何演化、爆炸以及重元素如何分散在整個宇宙中。它們也提供了在可以想像的最極端條件（壓力和密度）下研究物質的難得機會。
大多數中子星都處於隱藏狀態，除非像發射無線電波或在 X 射線中發出明亮光芒的脈衝星一樣可見。即使是最強大的望遠鏡也可能錯過孤立的中子星，這些中子星產生的光很少或根本不產生光，根本無法被偵測到。
羅馬太空望遠鏡可以間接找到它們。當中子星等大質量物體經過一顆更遙遠的恆星前面時，它的引力會彎曲並放大背景恆星的光線。這種效應稱為微透鏡，使遙遠的恆星暫時顯得更亮，並在天空中稍微偏移。
許多望遠鏡都可以偵測到微透鏡引起的短暫增亮，但羅馬望遠鏡預計能做到更多。天文台將精確測量背景恆星的亮度增加（光度測量）和微小的空間運動（天體測量）。
由於中子星相對較重，因此它們會比較小的天體產生更強的天體測量訊號。這意味著羅曼不僅可以探測隱藏的中子星，還可以測量它們的質量；僅使用光度測定法很難實現這一點。
勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的論文合著者彼得·麥吉爾說：“使用微透鏡的真正酷之處在於你可以直接進行質量測量。” “光度測量告訴我們有東西正在恆星前面經過，但恆星位置的移動量告訴我們該物體有多大。通過測量天空中的這種微小偏差，我們可以直接稱量一些原本不可見的東西。”
解開中子星之謎
羅曼的觀察可以幫助科學家回答有關中子星和黑洞的重要問題，包括它們的質量之間是否存在實際差距。該任務還可以揭示中子星繞銀河系運行的速度有多快。
研究人員對中子星在超新星爆炸期間受到的強大「衝擊力」特別感興趣。這些暴力事件可以將它們以每秒數百公里的速度發射到太空。
該團隊計劃使用羅曼未來的銀河核球時域巡天，該巡天將反覆觀測大片天空中的數百萬顆恆星。
「一旦數據開始出現，我們就會開始工作，」麥吉爾說。 “我們預計即使在部署後的頭幾個月內也能開始識別有希望的事件。”
即使是少量已證實的發現也可以顯著改善恆星爆炸模型和極端條件下物質的行為。
「我們不確定中子星、黑洞的質量分佈，也不知道一個在哪裡結束，另一個在哪裡開始，」麥吉爾說。 “這部小說在這方面將是一個真正的突破。”
等待被發現的隱藏人口
到目前為止，天文學家只探測到了數千顆中子星，其中大部分已被確定為脈衝星。但科學家估計，銀河係可能包含數千萬到數億顆中子星。研究人員還能夠僅在兩個物體相互繞轉的雙星系統中測量中子星質量。
卡茲馬雷克說：“我們看到的樣本很小，並不能代表大局。” “即使是單一的質量測量也可能非常強大。如果我們發現一顆孤立的中子星，那對我們的研究來說已經是令人難以置信的刺激。”
該研究還強調了羅馬使命的意想不到的科學優勢。雖然該望遠鏡的勘測最初旨在主要透過光度微透鏡探索系外行星，但其改進的天體測量靈敏度可能為全新的發現打開大門。
「這不是最初計劃的一部分，」麥吉爾說。 “但事實證明，羅曼的天體測量能力確實擅長探測中子星和黑洞，因此我們可以為羅曼的研究添加一種全新的科學。”
如果預測正確，羅曼可以提供第一個僅透過重力效應檢測到的大量孤立中子星。該任務預計將顯著擴大微透鏡研究，並揭示整個銀河系隱藏的物體群，包括流氓行星和中子星等恆星遺跡。
南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡由位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心管理，南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室也參與其中；加州理工學院/IPAC，加利福尼亞州帕薩迪納；巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所；以及由來自各個研究機構的科學家組成的科學研究團隊。主要工業合作夥伴包括位於科羅拉多州博爾德的 BAE Systems Inc.； L3Harris Technologies 位於紐約州羅徹斯特；以及位於加州千橡市的 Teledyne Scientific & Imaging。
