Гравитационные волны помогут найти планеты в соседних галактиках

Будущая космическая обсерватория по поиску гравитационных волн «Laser Interferometer Space Antenna» (LISA), являющаяся совместным проектом NASA и Европейского космического агентства (ESA), поможет не только продвинуться в улавливании колебаний пространства-времени, но и позволит обнаружить массивные экзопланеты в системах из двух белых карликов как в Млечном Пути, так и за его пределами, заявляют ученые в исследовании, представленном в журнале Nature Astronomy.

«Мы предлагаем метод, который позволит нам с помощью гравитационных волн обнаружить экзопланеты, минимум в 50 раз превосходящие по массе Землю. LISA будет улавливать рябь в ткани пространства-времени от тысяч двойных белых карликов, и, если в такой системе проживает планета, то, наблюдаемая гравитационно-волновая картина будет выглядеть иначе, чем у системы без нее. Это характерное отличие и позволит нам обнаружить далекие миры», – рассказывает Никола Таманини, ведущий автор исследования из Института гравитационной физики им. Макса Планка (Германия). Художественное представление гравитационных волн, создаваемых компактной двойной системой белых карликов, а также массивной планеты, вращающейся вокруг них. Credit: Simonluca Definis За последние два десятилетия наши знания об экзопланетах значительно выросли. Сегодня уже подтверждено существование более 4 тысяч внесолнечных миров, вращающихся вокруг большого количества разнообразных звезд. Однако, учитывая, что на данный момент у астрономов есть методы поиска, основанные лишь на электромагнитном излучении, открытия ограничены солнечной окрестностью и некоторыми частями Млечного Пути. Новый же подход, по словам авторов исследования, обещает расширить рамки вплоть до Большого и Малого Магеллановых облаков.

Эффект Доплера в гравитационных волнах

Разработанный метод использует доплеровский сдвиг модуляции сигнала гравитационной волны, вызванного притяжением экзопланеты в системе двух белых карликов. Этот подход является гравитационно-волновым аналогом хорошо известного метода лучевых скоростей, используемого для поиска далеких планет со стандартными электромагнитными телескопами. Преимущество гравитационных волн заключается в том, что на них не оказывает влияние активность звезд, которая может препятствовать открытиям. Белый карлик Sirius B в сравнении с Землей. Несмотря на то, что он сопоставим по размеру с нашей планетой, его масса составляет 98 процентов от массы Солнца. Credit: ESA and NASA В своей работе ученые показывают, что предстоящая миссия LISA, запланированная к запуску в 2034 году, сможет обнаружить массивные экзопланеты в двойных системах старых мертвых звезд по всей нашей Галактике, преодолевая ограничения, накладываемые при использовании обычных методов. Кроме этого, будущая обсерватория, согласно расчетам, будет иметь потенциал для обнаружения экзопланет в близлежащих галактиках, что может привести к открытию первого внегалактического мира.

«С теоретической точки зрения ничто не мешает выживанию экзопланет в компактных системах из двух белых карликов. Если они действительно существуют и будут обнаружены LISA, мы получим новые данные для дальнейшего развития теории эволюции планет, что позволит лучше понять условия, при которых они могут пережить фазу красного гиганта у своих звезд. Кроме этого такое открытие даст подсказки о возможности существования планет второго поколения, то есть миров, которые формируются после смерти солнцеподобных светил. С другой стороны, если LISA не обнаружит экзопланеты, проживающие в окружении белых карликов, мы сможем установить ограничения на заключительную стадию их эволюции в Млечном Пути», – подводит итог Никола Таманини.