银河系中子星普查启动！罗曼望远镜巡天计划锁定上亿目标

天文学家早已知道，中子星、也就是大质量恒星爆炸后留下的致密核心，应该散布于整个银河系中，但其中大多数几乎无法直接观测。最新研究指出，NASA即将发射的罗曼太空望远镜（NancyGraceRomanSpaceTelescope），可能通过“重力微透镜效应”，发现并分析数十颗孤立中子星。研究团队认为，罗曼太空望远镜不仅有机会找到这些原本难以发现的天体，还可能直接测量其质量，进一步了解中子星与黑洞之间的界线，以及中子星在银河系中的运动特性。

中子星能将比太阳更大的质量压缩进一个仅有城市大小的球体中。除非它们是会发射电波脉冲的脉冲星，或在X射线波段发光，否则通常难以被观测。罗曼太空望远镜则能利用重力微透镜效应搜寻它们：当中子星从背景恒星前方经过时，其重力会使背景星光偏折，导致背景恒星短暂增亮，并在天空中的位置产生微小偏移。这种因重力造成星光偏折与增亮的现象，被称为“重力微透镜效应”（microlensing）。许多望远镜都能观测到这种短暂增亮现象，但罗曼太空望远镜还能高精度量测恒星的位置偏移。由于中子星质量较大，其造成的位置偏移讯号也更明显，因此研究人员有机会直接估算其质量，而不只是知道有天体经过。

重力微透镜效应发现中子星过程示意图。黄色天体为背景恒星（BackgroundStar），蓝白色天体为前景的中子星（NeutronStar）。当中子星从背景恒星前方经过时，其重力会使背景星光弯曲，形成多条不同路径传向望远镜，因此望远镜接收到的星光会在短时间内变亮，且位置较背景恒星原本位置产生微小偏移。依序显示透镜效应发生前（BeforeLensing）、发生期间（DuringLensing）与结束后（AfterLensing）的变化过程，下方则为望远镜实际观测到的影像（ImageCapturedbyTelescope）。虽然这些变形影像通常无法被直接分辨，但随著中子星与背景恒星的相对位置持续改变，这种视位置偏移会在天空中形成小型轨迹。轨迹大小取决于重力弯曲星光的程度，因此质量越大的天体，造成的位置偏移也越明显，使天文学家有机会直接测量原本难以观测的中子星质量。（Source：STScI）

这类观测也有助于了解中子星在超新星爆炸诞生时所获得的“踢击”效应。由于爆炸过程可能并不完全对称，中子星会像被踢出去一样高速飞离原地，部分中子星的速度甚至可达每秒数百公里。未来研究团队将利用罗曼太空望远镜的“银河核球时域巡天计划”（GalacticBulgeTimeDomainSurvey），以高频率持续监测数百万颗恒星。目前虽然已发现数千颗中子星，但科学家估计银河系中实际可能存在数千万到上亿颗，而多数仍未被发现。研究团队认为，即使只新增少量孤立中子星的质量测量资料，也有助于改善目前对恒星爆炸与极端物质状态的理解。