北京
艾麗莎·昆塔納打開模擬軟件，屏幕上跳動的光點代表銀河系深處數百萬顆恒星。作為NASA戈達德太空飛行中心的系外行星研究員，她正在為一個注定改寫天文學教科書的任務做準備——南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡即將出發，去銀河系最擁擠的街區尋找新世界。
“我們的銀河系容納了各式各樣的環境，但在搜尋系外行星這件事上，我們其實只探索了一種：我們自己所在的街區。”昆塔納說。她領導的團隊正在構建軟件和模擬系統，為羅曼望遠鏡的凌星觀測做準備。她的下一句話揭示了這次任務的核心野心：“羅曼將把搜索范圍延伸得足夠遠，覆蓋其他銀河棲息地，這能幫我們弄清楚行星形成過程在銀河系不同區域有何差異。”
這個搜索范圍具體有多大？目前已知的系外行星大多位于距地球數千光年范圍內。但羅曼望遠鏡的一項核心巡天觀測，將直接穿透銀河系的核球——那是銀河系的中心樞紐，恒星密度遠超任何其他區域——一直望向星系遠端的邊緣地帶。
兩種方法，兩類完全不同的行星
羅曼望遠鏡會監測散布在銀河系縱深切片中的恒星，觀察任何亮度變化。一部分恒星會周期性變暗，因為繞其運行的行星從前方穿過，即凌星現象。另一些恒星則會暫時變亮，這是微引力透鏡效應——介入的恒星及其行星的引力放大了更遠處恒星的光芒。
這兩種方法各自擅長發現截然不同類型的行星。凌星法最適合捕獲巨型、熾熱的世界，因為它們遮擋的星光最多，凌星頻率也更高。羅曼望遠鏡將借助這一方法揭示約10萬個世界。
微引力透鏡則更擅長發現軌道較大的行星，類似我們太陽系中的那些，因為它們的引力更容易從宿主恒星的引力中被分離出來。羅曼將用這一方法發現超過1000個世界。微引力透鏡能找到小至地球和火星大小的行星，能在其恒星的宜居帶內甚至更遠處找到它們。這類行星用其他方法幾乎無法探測，在太陽系之外幾乎一無所知。
將這兩種技術配對，天文學家將能探索整個銀河系的行星形成過程，包括地球誕生地及其以外的區域。
太陽的化學指紋暗示它曾是“移民”
目前，我們的太陽系位于距銀河系中心約27000光年的位置。然而科學家認為，它形成于再靠近中心約10000光年的地方，隨后向外遷移至當前位置。
主要線索來自太陽的化學成分。銀河系外圍形成的大多數恒星，重元素含量都很低——重元素是除氫和氦之外所有元素的統稱，氫和氦誕生于宇宙之初。富含重元素的恒星，往往誕生于銀河系更擁擠的內區，那里經歷過多代恒星生死循環，不斷向星際介質中拋灑重元素。太陽的重元素豐度表明，它并非一直住在這個安靜的外圍社區。
羅曼望遠鏡對銀河系核球及遠端區域的觀測，將首次大規模揭示那些與太陽誕生地環境相似的區域里，行星系統究竟長什么樣。昆塔納的模擬軟件已經在推演各種可能：那里會因為恒星密集而更容易形成巨行星嗎？還是頻繁的超新星爆發會撕碎正在形成的行星盤？這些問題，在羅曼傳回第一批數據之前，答案都藏在銀河系擁擠的心臟地帶。
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