Die NASA sagte, dass das geplante Weltraumteleskop „Nancy Grace Roman“ voraussichtlich etwa 100.000 weitere Exoplaneten auf der bestehenden Basis entdecken und damit das Verständnis der Menschheit über die Verteilung und Entwicklung der Planeten in der Milchstraße neu definieren wird. Derzeit haben Menschen mit Hilfe der NASA und anderen Beobachtungsprojekten fast 6.300 Exoplaneten bestätigt, und das „römische“ Teleskop wird groß angelegte Himmelsuntersuchungen in Bereichen der Milchstraße durchführen, die bisher selten erfasst wurden, wodurch diese „Liste interstellarer Planeten“ erheblich erweitert wird.

Das wissenschaftliche Forschungsteam wies darauf hin, dass sich die meisten Entdeckungen von Exoplaneten in der Vergangenheit auf die Nähe von Sternen in der „lokalen Nachbarschaft“ der Milchstraße im Umkreis von einigen tausend Lichtjahren von der Erde konzentrierten und „Roman“ sein Ziel weiter weg verfolgen und sich auf die Beobachtung der dichten „Kernausbuchtungsregion“ im Zentrum der Milchstraße konzentrieren wird, die sich bis zum äußeren Rand der anderen Seite der Milchstraßenscheibe erstreckt. Elisa Quintana, eine Forscherin am Goddard Space Flight Center der NASA, die für die Vorbereitungen für die Exoplanetentransitbeobachtungen der römischen Mission verantwortlich ist, sagte: „In der Milchstraße gibt es verschiedene Umgebungen, aber nur unser kleiner Bereich wurde systematisch erforscht.“ „Roman“ wird der erste sein, der die Entstehung und Verteilung von Planeten in verschiedenen Umgebungen systematisch auf einer Skala vergleicht, die mehrere „galaktische Nischen“ umfasst.

Laut Missionsplan wird „Roman“ weiterhin nach Hinweisen auf Planeten suchen, indem es kontinuierlich Veränderungen in der Helligkeit von Millionen von Sternen beobachtet. Einige der Beobachtungen basieren auf der „Transitmethode“ – wenn ein Planet vor seinem Mutterstern vorbeizieht, führt dies zu einem sehr schwachen und vorübergehenden Rückgang der Helligkeit des Sterns; Ein anderer Teil beruht auf dem „Gravitations-Mikrolinsen“-Effekt – die Schwerkraft des Vordergrundsterns und seines Planeten verstärkt vorübergehend das Licht des weiter entfernten Hintergrundsterns und lässt ihn heller erscheinen. Die beiden Methoden reagieren unterschiedlich empfindlich auf unterschiedliche Planetentypen und ergänzen sich gegenseitig: Die Transitmethode eignet sich besonders gut für die Entdeckung nahe umlaufender Planeten mit großen Größen, hohen Temperaturen und kurzen Perioden, während die Mikrolinsentechnologie besser für die Suche nach Zielen mit weiter entfernten Umlaufbahnen und Strukturen geeignet ist, die näher an planetenähnlichen Systemen im Sonnensystem liegen, und Himmelskörper erkennen kann, die so klein wie erdähnliche Planeten oder noch kleiner sind.

Das Missionsteam schätzt, dass „Roman“ allein durch die Transitmethode voraussichtlich etwa 100.000 Planeten entdecken wird; während Mikrolinsenbeobachtungen voraussichtlich mehr als tausend zusätzliche neue Welten entdecken werden, darunter Planeten, die sich in der bewohnbaren Zone des Sterns oder darüber hinaus befinden. Diese Welten mit niedrigeren Temperaturen, die weit von ihrem Mutterstern entfernt sind, sind mit anderen Methoden kaum zu entdecken, sodass sie immer noch zu den „leersten“ Planetentypen außerhalb des Sonnensystems gehören. Durch die gleichzeitige Durchführung von Transit- und Mikrolinsen-Untersuchungen soll „Roman“ ein Gesamtbild der Planetenentstehung und -entwicklung auf galaktischer Ebene zeichnen, einschließlich Gebieten, die der Umgebung am Ursprung des Sonnensystems ähneln könnten.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist sich im Allgemeinen einig, dass Unterschiede in der chemischen Umgebung in verschiedenen Regionen der Milchstraße einen tiefgreifenden Einfluss auf die Planetenentstehung haben können. Untersuchungen zeigen, dass Sterne in der äußeren Scheibe der Milchstraße normalerweise weniger schwere Elemente enthalten, während Sterne im zentralen Bulge der Milchstraße oft älter und reich an „sternbildenden“ Elementen wie Silizium, Sauerstoff und Magnesium sind. Andere Elemente als Wasserstoff und Helium bezeichnen Astronomen als „schwere Elemente“. Diese Elemente werden Generation für Generation im Inneren von Sternen synthetisiert und durch Prozesse wie Supernova-Explosionen in den interstellaren Raum freigesetzt, wodurch nachfolgende Sterne und Planetensysteme nach und nach angereichert werden. Studien haben bestätigt, dass je höher der Gehalt an schweren Elementen in einem Stern ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Planeten um ihn herum auftauchen, insbesondere Riesenplaneten sind häufiger. Wenn „Roman“ daher die Beziehung zwischen der chemischen Zusammensetzung von Sternen und der Häufigkeit von Planeten in verschiedenen Regionen der Milchstraße systematisch vergleichen kann, wird dies zur Beantwortung einer Schlüsselfrage beitragen: Sind dem Sonnensystem ähnliche Planetensysteme in der Milchstraße häufig oder relativ selten?

Der Struktur der Milchstraße nach zu urteilen, befindet sich die Sonne derzeit etwa 27.000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie entfernt, in der Mitte der Außenseite eines Spiralarms. Wissenschaftler spekulieren, dass sich das Sonnensystem möglicherweise näher am Zentrum der Milchstraße befand als heute, etwa 10.000 Lichtjahre entfernt, und dann im Laufe des langen Evolutionsprozesses allmählich nach außen zu seiner aktuellen Orbitposition gewandert ist. Ein wichtiger Beweis für diese Migrationsbahn ist die chemische Zusammensetzung der Sonne: Ihr Vorkommen an schweren Elementen ähnelt eher dem der inneren Scheibensterne als dem der ärmeren äußeren Scheibensterne. Durch die Beobachtung einer größeren Auswahl an Sternen und Planetensystemen wird „Roman“ eine statistischere Grundlage für ähnliche Hypothesen zur „Orbitalmigration“ liefern.

Neben der Entdeckung von Planeten wird von Roman erwartet, dass er beispiellose großflächige Daten zur Untersuchung von Planetenatmosphären und „außerirdischem Wetter“ liefert. Die Forscher gehen davon aus, dass das Teleskop keine detaillierte spektroskopische Analyse der Atmosphären einzelner Planeten wie das James Webb-Weltraumteleskop durchführen wird, sondern stattdessen eine „Atmosphären- und Klimadatenbank“ über mehrere Planetentypen hinweg erstellen wird, indem Änderungen der Infrarotstrahlung und der Helligkeit Tausender vorbeiziehender Planeten gezählt werden. Seine Infrarotbeobachtungsfähigkeiten reagieren besonders empfindlich auf „heiße Jupiter“ – diese Planeten haben eine ähnliche Größe wie Jupiter und einen Durchmesser, der etwa elfmal so groß ist wie der der Erde. Allerdings liegen ihre Umlaufbahnen sehr nahe beieinander, ihre Periodendauer beträgt nur wenige Tage und ihre Oberflächentemperaturen sind extrem hoch, sodass sie erhebliche Strahlung im Infrarotbereich aussenden. Wenn ein heißer Jupiter einen Stern verdeckt oder hinter ihm vorbeizieht, erfährt die Gesamthelligkeit des Systems einen Haupttransit und eine kleinere Lichtänderung als „Sekundärtransit“. Durch die Analyse der Tiefe des Sekundärtransits und der Helligkeitsänderungen des Planeten an verschiedenen Positionen in seiner Umlaufbahn können Wissenschaftler Informationen wie den Temperaturunterschied zwischen der Tag- und Nachtseite des Planeten und den Versatz des heißesten Bereichs relativ zur Mittellinie des Planeten ableiten und so auf seine atmosphärischen Zirkulations- und Wärmetransporteigenschaften schließen.

Was die Datenverarbeitung angeht, hat das „Roman“-Team im Vorfeld mit simulierten Beobachtungen und Algorithmentraining begonnen. Forscher erstellen synthetische Daten, betten simulierte Planetensignale ein und nutzen Methoden wie maschinelles Lernen, um automatisierte Screening-Programme zu trainieren, um echte Signale von falsch positiven Signalen bei Transit- und Mikrolinsenereignissen zu unterscheiden. Diese vorbereitenden Vorbereitungen sollen sicherstellen, dass nach der Inbetriebnahme des Teleskops bei Beginn des massiven Datenzustroms schnell zuverlässige Planetensuchen und statistische Analysen durchgeführt werden können. Es ist erwähnenswert, dass alle von „Roman“ gesammelten Daten der Welt zugänglich sein werden und sowohl professionelle Astronomen als auch öffentliche Astronomie-Enthusiasten an der Entdeckung und Erforschung neuer Planeten teilnehmen können.

Generell gehen NASA-Wissenschaftler davon aus, dass der Einfluss von „Roman“ im Bereich der Exoplaneten mit dem des „Kepler“-Weltraumteleskops vor mehr als zehn Jahren vergleichbar sein oder ihn sogar übertreffen wird. Damals bewies „Kepler“ durch langfristige, hochpräzise Überwachung von etwa 100.000 Sternen erstmals statistisch, dass „Planeten häufiger vorkommen als Sterne“ und veränderte damit das Verständnis der Menschheit über die Gesamtverteilung der Planeten in der Milchstraße völlig. Der „römische“ Zeitbereichs-Durchmusterungsplan für den galaktischen Bulge wird etwa 100 Millionen Sterne beobachten und eine große Anzahl von Bereichen abdecken, die bisher selten systematisch durchsucht wurden. Es wird erwartet, dass er einen grundlegenden Datensatz mit großen Stichproben bildet und einen Maßstab für die Untersuchung von Exoplaneten und der galaktischen Entwicklung in den nächsten Jahrzehnten setzt. Wie Jorge Martínez-Palomera, ein Goddard-Astronom der NASA, der an den Vorbereitungen für die Mission beteiligt war, sagte, wird diese Himmelsdurchmusterung „unser Verständnis von anderen Welten und der Stellung der Menschheit im Universum noch einmal neu gestalten.“