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。一項新研究發表於 天文學和天文物理學 表明美國宇航局的南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡最終可能會發現其中的一些。
利用對銀河系的先進模擬和對羅馬未來觀測的預測，研究人員發現太空望遠鏡可以透過一種稱為引力微透鏡的現象來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·卡茲馬爾（Zofia Kaczmar）說：“大多數中子星本身都很暗。” “如果沒有某種幫助，很難發現它們。”
羅曼如何偵測隱形中星
中子星的質量比太陽的質量還要大，而中子星是城市大小的物體。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在整個宇宙中分佈。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，除非它們以脈衝星的形式出現，發射無線電波或在 X 射線中發出明亮的光芒。即使是最強大的望遠鏡也可能會錯過產生很少或根本不產生可探測光的孤立中子星。
羅馬太空望遠鏡可以間接發現它。當像中子星這樣的大質量物體經過一顆更遠的恆星前面時，它的引力會使它彎曲並增加背景恆星的光。這種稱為微透鏡的效應，會暫時使遠處的恆星顯得更亮，並在天空中稍微移動。
許多望遠鏡都可以偵測到微透鏡引起的短暫輝光，但羅曼預計能做到更多。天文台將精確測量背景恆星的亮度（光度測量）和小位置運動（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到隱藏的中子星，還可以測量它們的質量，而僅使用光度測定法這是非常困難的。
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從恆星前面經過，但是恆星位置的變化告訴我們該物體有多大。通過測量天空中的這種微小偏差，我們可以直接稱量其他看不見的東西。”
解開中子星之謎
羅曼的觀察可以幫助科學家回答中子星和黑洞的關鍵問題，包括它們的質量之間是否存在真正的差距。該任務還可以揭示中子星穿過銀河系的速度。
研究人員對中子星在超新星爆炸中受到的強大「踢力」特別感興趣。這些暴力事件可以每秒數百公里的速度穿越太空。
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。
「一旦數據到來，我們就會開始工作，」麥吉爾說。 “即使在啟動後的最初幾個月，我們也希望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的模型和極端條件下物質的行為。
麥吉爾說：“我們不確定中子星、黑洞的質量分佈如何，也不知道其中一個在哪裡結束，另一個從哪裡開始。” “羅曼確實會在這方面向前邁出一步。”
等待被發現的隱藏人群
到目前為止，天文學家只發現了數千顆中子星，其中大部分被檢測為脈衝星。不過，科學家認為，銀河係可能包含數千萬至數億顆中子星。研究人員已經能夠測量兩個物體相互繞轉的雙星系統中中子星的質量。
卡茲馬爾說：“我們正在研究一個小樣本，並不能代表大局。” “即使是單一的質量測量也將非常強大。如果我們能夠找到一顆中子星，這將對我們的研究產生難以置信的刺激。”
這項研究也凸顯了羅馬使命的意想不到的科學優勢。儘管望遠鏡巡天的最初目的主要是透過光度微透鏡發現系外行星，但其先進的天體測量精度可以為全新類型的發現打開大門。
「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非常擅長探測中子星和黑洞，因此我們可以為羅曼的調查添加一種新的科學。”
如果預測正確，羅曼可以提供第一個透過純粹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勘測範圍，並發現整個銀河系中隱藏的物體群，包括流氓行星和中子星等恆星遺跡。
南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡在美國宇航局位於馬裡蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心運行，其中包括美國宇航局南加州噴氣推進實驗室；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；以及由來自不同研究機構的科學家組成的科學團隊。主要產業夥伴包括科羅拉多州博爾德市的 BAE Systems Inc.。是; L3Harris Technologies 位於紐約州羅徹斯特；以及位於加州千橡市的 Teledyne Scientific & Imaging。
