Odkrywanie egzoplanet w falach grawitacyjnych

W najnowszym artykule opublikowanym w periodyku Nature Astronomy, badacze z Max Planck Institute for Gravitational Physics w Poczdamie oraz z francuskiej Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA) w Saclay wskazują, że planowane kosmiczne obserwatorium fal grawitacyjnych LISA będzie w stanie wykrywać egzoplanety krążące wokół układów podwójnych białych karłów w całej Drodze Mlecznej i w pobliskich Obłokach Magellana. Ta nowa metoda obserwacji pozwoli obejść określone ograniczenia obecnych technik detekcji i pozwoli na odkrywanie planet o masach minimum 50 mas Ziemi.

W ostatnich dwóch dziesięcioleciach nasza wiedza o egzoplanetach znacznie się rozrosła, a nasze katalogi znanych planet pozasłonecznych mają już ponad 4000 planet krążących wokół różnego rodzaju gwiazd. Jak dotąd techniki wykorzystywane do znajdowania i charakteryzowania takich układów opierają się na promieniowaniu elektromagnetycznym i ograniczone są do gwiazd znajdujących się w pobliżu Słońca i w niektórych częściach galaktyki.

W najnowszym artykule opublikowanym w periodyku Nature Astronomy, dr Nicola Tamanini, badaczka z AERI w Poczdamie oraz dr Camilla Danielski z CEA/Saclay wskazują, że te ograniczenia można obejść dzięki astronomii fal grawitacyjnych. “Proponujemy nową metodę znajdowania egzoplanet krążących wokół podwójnych białych karłów za pomocą fal grawitacyjnych” mówi Tamanini. Białe karły to bardzo stare i małe pozostałości gwiazd, które wcześniej przypominały słońce. “LISA będzie nasłuchiwała fal grawitacyjnych emitowanych przez tysiące takich układów podwójnych. Kształt fal grawitacyjnych emitowanych przez układy podwójne białych karłów wokół których krążą planety będzie inny niż kształt fal emitowanych przez układy bez planety. Ta charakterystyczna różnica między tymi kształtami może pomóc nam odkrywać nowe egzoplanety”.

Opisywana przez badaczki nowa metoda wykorzystuje modulację przesunięcia dopplerowskiego fal grawitacyjnych spowodowaną przez przyciąganie grawitacyjne planety przez układ dwóch białych karłów. Nowa technika jest zatem grawitacyjnym odpowiednikiem metody prędkości radialnych, dobrze znanej techniki wykorzystywanej od lat do poszukiwania planet.

W swoim artykule, Tamanini oraz Danielski wskazują, że europejskie obserwatorium LISA (Laser Interferometer Space Antenna), którego start planowany jest na 2034 rok, będzie w stanie wykrywać planety o masie Jowisza krążące wokół układów dwóch białych karłów w całej galaktyce, tym samym pokonując ograniczenia odległości charakterystyczne dla teleskopów obserwujących promieniowanie elektromagnetyczne. Co więcej, badaczki zauważają, że LISA będzie w stanie wykrywać takie egzoplanety także w pobliskich galaktykach, tym samym prowadząc do odkrycia pierwszej egzoplanety w innej galaktyce.

“LISA będzie w stanie badać populację egzoplanet, której jeszcze nigdy nie widzieliśmy” tłumaczy Tamanini. “Od strony teoretycznej nic nie wskazuje na to, aby planety nie mogły krążyć wokół układów dwóch białych karłów”. Jeżeli takie układy istnieją i zostaną odkryte przez LISA, naukowcy uzyskają nowe dane, które pozwolą lepiej badać teorie ewolucji planet i układów planetarnych. Dzięki takim danym lepiej zrozumiemy warunki, w jakich planeta może przetrwać fazę czerwonego olbrzyma swojej gwiazdy macierzystej oraz przetestujemy możliwość istnienia drugiej generacji planet czyli planet powstałych już po fazie czerwonego olbrzyma. Z drugiej strony, jeżeli LISA nie odkryje żadnych planet krążących wokół takich układów, naukowcy będą w stanie nałożyć ograniczenia na ostatni etap ewolucji planet w Drodze Mlecznej.

Źródło: Max Planck Society

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.