Космическая обсерватория LISA (лазерная интерферометрическая космическая антенна), которую сейчас разрабатывают, будет улавливать гравитационные волны - крошечные колебания пространства-времени от движущихся массивных тел. Два новых исследования под руководством астрофизиков NASA показывают, как LISA сможет открыть новую популяцию экзопланет - миров за пределами Солнечной системы.

"Самый частый источник для LISA - двойные белые карлики, то есть пары плотных остатков звёзд на тесных орбитах, - пояснил Кейси Макграт из Университета Мэриленда и Центра космических полётов NASA имени Годдарда. - Если в такой системе есть ещё и экзопланета, её присутствие отпечатывается в сигнале гравитационных волн так, что мы сможем это выявить".

Обе работы опубликованы в The Astrophysical Journal. В первой Макграт описал метод обнаружения и определил массы планет и периоды обращения, при которых подход работает лучше всего. Вторая, написанная с соавторами, посвящена подтверждению таких планет с помощью телескопа NASA "Джеймс Уэбб". Идею искать экзопланеты у двойных белых карликов ещё в 2008 году предложил японский астроном Наоки Сэто.

Метод LISA похож на доплеровский поиск экзопланет по свету. Планета своей гравитацией слегка "дёргает" светило, и оно покачивается. Из-за этого линии в спектре звезды смещаются то в красную, то в синюю сторону. "Нечто похожее происходит и с гравитационными волнами, - говорит Скотт Ноубл из NASA Goddard. - Двойные белые карлики излучают волны почти на постоянной частоте. Добавьте достаточно массивную планету, и система начнёт покачиваться, а в сигнале появится модуляция".

Для LISA такая модуляция проявится в виде боковых полос - дополнительных сигналов на частотах выше и ниже основной. Макграт сравнивает это с радиосвязью: часть энергии несущей частоты уходит на боковые полосы, несущие сообщение. Здесь "сообщение" - присутствие планеты.

Белые карлики - остатки звёзд вроде Солнца размером с Землю. Экзопланеты уже находили у отдельных белых карликов, но ни одной пока не обнаружено у двойного. Поэтому открытия LISA означали бы отдельную новую популяцию экзопланет. Астрономы ожидают, что LISA различит около 10 тысяч отдельных двойных систем, а также примерно 100 смешанных пар с нейтронной звездой или чёрной дырой.

"Когда LISA сделает первые обнаружения, нам будет важно проверить некоторые из них, - говорит Мэри Энн Лимбах из Мичиганского университета. - Совместные наблюдения позволят убедиться, что сигналы соответствуют настоящим планетам, а не ложным срабатываниям". Команда предложила подтверждать планеты по инфракрасному избытку: планета даёт больше инфракрасного света, чем сами звёзды. Приборы "Уэбба" способны заметить этот избыток на расстоянии как минимум 500 световых лет.

LISA будет состоять из трёх аппаратов, следующих за Землёй вокруг Солнца. Они образуют треугольник со стороной 2,5 миллиона километров. На каждом аппарате будет по два телескопа, которые с помощью инфракрасных лазеров одновременно передают и принимают сигналы между соседними аппаратами. Так измеряются изменения взаимных расстояний меньше ширины атома гелия - это и есть сигналы проходящих гравитационных волн.

Гравитационные волны предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна в 1916 году и впервые зарегистрированы наземными обсерваториями в 2015-м. Они возникают при ускорении массивных тел, распространяются со скоростью света и не меняются при встрече с препятствиями. Пока речь идёт о теоретических расчётах и моделировании, а не о реальных наблюдениях: LISA ещё не запущена.

Источник: Phys.org