NASA新望远镜变形镜：揭示类木星行星的秘密

当NASA的南希·格雷斯·罗马太空望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope）最早于下月底发射升空时，它将尝试天文史上最精准的“消失术”——携带首个太空“主动”日冕仪，通过形状可变的镜子消除绝大部分星光，让暗弱的系外行星露出真容。这项技术有望直接拍摄到类似我们太阳系中木星的气态巨行星，为寻找地外生命和行星系统演化研究开辟新路径。

什么是主动日冕仪？

传统日冕仪通过遮挡星光来观察恒星周围微弱的物体，但受限于镜面缺陷和衍射效应，精度始终有限。罗马望远镜的主动日冕仪则采用变形镜（deformable mirror），由数千个微小的致动器控制镜面形状，实时补偿光学误差，将恒星的光度降低约十亿倍。这种技术此前只在地面天文台使用过，而太空环境消除了大气湍流的干扰，理论上能达到更高对比度。

“这是第一次在太空中使用主动光学技术来直接成像系外行星，”项目首席科学家、喷气推进实验室的瓦妮莎·贝利（Vanessa Bailey）表示，“其精度相当于从纽约识别出洛杉矶一枚硬币的反光。”

寻找类木星行星为什么重要？

迄今为止，人类发现的大多数系外行星都是通过凌星法或径向速度法间接探测到的，这些方法对靠近恒星的小型行星更敏感。而类似木星的巨行星通常处于较远的轨道，直接成像难度极大。但木星在太阳系中扮演着关键角色：它的引力清除了小行星带，可能影响了地球水的输送，甚至与地球生命的诞生有关。因此，研究其他恒星系统中的类木星行星，有助于回答“太阳系是否独一无二”这一根本问题。

罗马望远镜的日冕仪将针对邻近恒星开展大范围搜索，重点探测轨道半径在1-10天文单位（AU）范围内的巨行星。这一范围恰好对应太阳系中从火星到土星的区域，被称为“宜居带的外围”。

编者按：技术突破与科学期待

从哈勃望远镜的日冕仪到韦伯望远镜的干涉测量，再到罗马的主动日冕仪，人类对系外行星的直接观测正在从“大海捞针”变为“精准定位”。但变形镜技术并非新鲜事物——自适应光学系统已经在地面天文台上使用了数十年，但太空环境下的可靠性和稳定性挑战巨大。罗马望远镜的日冕仪将同时验证两项创新：千单元变形镜在轨运行、以及超低噪声光子计数探测器。如果成功，它将成为未来大型太空望远镜（如计划中的HabEx和LUVOIR）的核心技术基础。

需要注意的是，罗马望远镜的主要任务是研究暗能量和系外行星统计，日冕仪只是其搭载的四个仪器之一，且设计寿命为5年。尽管如此，它可能提供的若干个直接成像巨行星样本，将足以改变我们对行星系统多样性的认识。

本文编译自MIT Technology Review