銀河系藏著上億顆中子星，羅曼太空望遠鏡要用重力找出它們

天文學家早已知道，中子星、也就是大質量恆星爆炸後留下的緻密核心，應該散布於整個銀河系中，但其中大多數幾乎無法直接觀測。最新研究指出，NASA 即將發射的羅曼太空望遠鏡（Nancy Grace Roman Space Telescope），可能透過「重力微透鏡效應」，發現並分析數十顆孤立中子星。研究團隊認為，羅曼太空望遠鏡不僅有機會找到這些原本難以發現的天體，還可能直接測量其質量，進一步了解中子星與黑洞之間的界線，以及中子星在銀河系中的運動特性。

中子星能將比太陽更大的質量壓縮進一個僅有城市大小的球體中。除非它們是會發射電波脈衝的脈衝星，或在 X 射線波段發光，否則通常難以被觀測。羅曼太空望遠鏡則能利用重力微透鏡效應搜尋它們：當中子星從背景恆星前方經過時，其重力會使背景星光偏折，導致背景恆星短暫增亮，並在天空中的位置產生微小偏移。這種因重力造成星光偏折與增亮的現象，被稱為「重力微透鏡效應」（microlensing）。許多望遠鏡都能觀測到這種短暫增亮現象，但羅曼太空望遠鏡還能高精度量測恆星的位置偏移。由於中子星質量較大，其造成的位置偏移訊號也更明顯，因此研究人員有機會直接估算其質量，而不只是知道有天體經過。

▲ 重力微透鏡效應發現中子星過程示意圖。黃色天體為背景恆星（Background Star），藍白色天體為前景的中子星（Neutron Star）。當中子星從背景恆星前方經過時，其重力會使背景星光彎曲，形成多條不同路徑傳向望遠鏡，因此望遠鏡接收到的星光會在短時間內變亮，且位置較背景恆星原本位置產生微小偏移。依序顯示透鏡效應發生前（Before Lensing）、發生期間（During Lensing）與結束後（After Lensing）的變化過程，下方則為望遠鏡實際觀測到的影像（Image Captured by Telescope）。雖然這些變形影像通常無法被直接分辨，但隨著中子星與背景恆星的相對位置持續改變，這種視位置偏移會在天空中形成小型軌跡。軌跡大小取決於重力彎曲星光的程度，因此質量越大的天體，造成的位置偏移也越明顯，使天文學家有機會直接測量原本難以觀測的中子星質量。（Source：STScI）

這類觀測也有助於了解中子星在超新星爆炸誕生時所獲得的「踢擊」效應。由於爆炸過程可能並不完全對稱，中子星會像被踢出去一樣高速飛離原地，部分中子星的速度甚至可達每秒數百公里。未來研究團隊將利用羅曼太空望遠鏡的「銀河核球時域巡天計畫」（Galactic Bulge Time Domain Survey），以高頻率持續監測數百萬顆恆星。目前雖然已發現數千顆中子星，但科學家估計銀河系中實際可能存在數千萬到上億顆，而多數仍未被發現。研究團隊認為，即使只新增少量孤立中子星的質量測量資料，也有助於改善目前對恆星爆炸與極端物質狀態的理解。