Будущая космическая обсерватория LISA (Laser Interferometer Space Antenna) сможет обнаруживать уникальный класс экзопланет, которые невозможно найти традиционными методами. Об этом сообщается в двух исследованиях астрофизиков NASA, опубликованных в журнале The Astrophysical Journal.
Принцип обнаружения
Основными источниками гравитационных волн для LISA станут двойные системы белых карликов — плотных остатков звезд, подобных Солнцу, которые вращаются по тесным орбитам. Если в такой системе присутствует планета, её гравитация вызывает небольшое смещение (колебание) всей двойной системы.
Это движение создает эффект Доплера для гравитационного сигнала. По словам теоретика-астрофизика из NASA Годдарда Скотта Нобла, белые карлики излучают волны на почти постоянной частоте, но массивная планета добавляет к этому сигналу модуляцию. В результате в данных LISA появятся так называемые «боковые полосы» — дополнительные сигналы на частотах чуть выше и ниже основной, которые и будут указывать на наличие планеты.
Поиск новых миров
Метод, впервые предложенный японским астрономом Наоки Сето в 2008 году, позволит найти популяцию планет, которая ранее не была открыта: миры, вращающиеся вокруг двойных белых карликов. По оценкам ученых, в Млечном Пути насчитывается около 10 миллионов таких систем с периодом обращения менее часа. Ожидается, что LISA сможет выделить около 10 000 отдельных систем, а также порядка 100 смешанных двойных систем (белые карлики с нейтронными звездами или черными дырами).
Подтверждение открытий
Чтобы исключить ложные срабатывания, исследователи предложили использовать космический телескоп James Webb. Благодаря чувствительности в инфракрасном диапазоне Webb сможет зафиксировать избыточное инфракрасное излучение от планеты, которое превышает свет самих звезд. Этот метод будет работать на расстоянии до 500 световых лет.
В качестве примера ученые рассчитали, что на таком расстоянии James Webb сможет обнаружить планету с массой в пять раз больше Юпитера, в то время как LISA в идеальных условиях способна заметить объект даже меньше Юпитера.
О миссии LISA
Проект возглавляет Европейское космическое агентство (ESA), запуск запланирован на середину 2030-х годов. NASA выступает партнером, предоставляя телескопы, лазерные системы и инженерную поддержку.
Обсерватория будет состоять из трех космических аппаратов, образующих треугольник со стороной 2,5 млн километров. С помощью инфракрасных лазеров аппараты будут измерять ничтожные изменения расстояния между собой — меньше ширины атома гелия, — что позволит фиксировать проходящие гравитационные волны.
