Обсерватория LISA сможет искать экзопланеты по гравитационным волнам

Будущая космическая гравитационно-волновая обсерватория LISA сможет находить экзопланеты у тесных пар белых карликов. К такому выводу пришли астрофизики из Центра космических полётов имени Годдарда NASA и Мэрилендского университета в округе Балтимор, опубликовавшие две статьи в The Astrophysical Journal. Метод опирается на гравитационные волны, которые излучают тесные пары белых карликов при обращении друг вокруг друга с периодами менее одного часа.

По оценкам исследователей, в нашей Галактике существует около 10 миллионов тесных пар белых карликов. Обсерватория LISA, запуск которой Европейское космическое агентство и NASA намечают на середину 2030-х годов, сможет различить сигналы примерно от 10 тысяч таких систем. В изолированной паре частота гравитационно-волнового излучения остаётся практически постоянной. Если же вокруг обоих карликов обращается достаточно массивная планета, её притяжение заставляет двойную систему совершать колебания. В результате возникает модуляция сигнала за счёт эффекта Доплера, и в спектре гравитационных волн появляются боковые частоты. Аналогичный сдвиг в оптическом диапазоне астрономы давно используют в методе лучевых скоростей.

Проверка в инфракрасном диапазоне

В идеальных условиях LISA сможет зарегистрировать планету легче Юпитера на удалении в тысячи световых лет. Однако гравитационные сигналы потребуют независимой проверки, чтобы исключить ложные срабатывания. Во второй статье авторы показали, что подтвердить кандидатов на расстоянии не менее 500 световых лет способен телескоп «Джеймс Уэбб». Белые карлики относительно тусклы в инфракрасном диапазоне, поэтому планета создаёт заметный избыток инфракрасного излучения. Расчёты для тестовой системы на расстоянии 500 световых лет показали, что «Уэбб» сможет различить мир массой около пяти масс Юпитера.