Ένας πλανήτης που γυρίζει γύρω από δύο νεκρά άστρα μπορεί να αφήσει το αποτύπωμά του όχι στο φως, αλλά στα βαρυτικά κύματα, τις ελάχιστες κυματώσεις του χωροχρόνου που προκαλούν τα σώματα σε τροχιά. Αυτό δείχνουν δύο μελέτες αστροφυσικών της NASA, που δημοσιεύθηκαν την Τρίτη 10 Νοεμβρίου στο The Astrophysical Journal. Περιγράφουν πώς το παρατηρητήριο LISA (Laser Interferometer Space Antenna, Διαστημική Κεραία Συμβολομετρίας Λέιζερ), που αναπτύσσεται, θα μπορούσε να αποκαλύψει έναν νέο πληθυσμό εξωπλανητών σε όλον τον γαλαξία μας.
Η πρώτη μελέτη έχει μόνη συγγραφέα την Κέισι ΜακΓκρατ (Casey McGrath), μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, Κομητεία Βαλτιμόρης (UMBC), και στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Γκόνταρντ της NASA: εξετάζει τη μέθοδο και βρίσκει σε ποιες μάζες και περιόδους τροχιάς πλανητών αποδίδει καλύτερα. Η δεύτερη εξετάζει πώς οι πλανήτες αυτοί θα επιβεβαιωθούν με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Την ιδέα είχε προτείνει πρώτος το 2008 ο Ιάπωνας αστρονόμος Ναόκι Σέτο (Naoki Seto).
Πηγή του σήματος θα είναι οι διπλοί λευκοί νάνοι: ζεύγη λευκών νάνων, των πυκνών υπολειμμάτων άστρων σαν τον Ήλιο με μέγεθος περίπου όσο η Γη, που κινούνται σε πολύ στενή τροχιά. «Αν στο σύστημα υπάρχει και ένας εξωπλανήτης, η παρουσία του αποτυπώνεται στο βαρυτικό σήμα με τρόπο που θα μπορέσουμε να ανακαλύψουμε», εξήγησε η ΜακΓκρατ. Εξωπλανήτες έχουν βρεθεί γύρω από λίγους μεμονωμένους λευκούς νάνους, όχι όμως γύρω από ζεύγος, γι’ αυτό οι ανιχνεύσεις του LISA θα αποτελούσαν διακριτό νέο πληθυσμό.
Η αρχή μοιάζει με τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας, που χρησιμοποιείται ήδη με φως για πλανήτες γύρω από κοντινά άστρα: ο πλανήτης τραβά το άστρο με τη βαρύτητά του και το κάνει να ταλαντεύεται, οπότε οι φασματικές γραμμές του μετατοπίζονται λόγω του φαινομένου Ντόπλερ. «Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει με τα βαρυτικά κύματα», είπε ο Σκοτ Νόμπλ (Scott Noble) του Γκόνταρντ. Ένα ζεύγος λευκών νάνων εκπέμπει σχεδόν σταθερή συχνότητα, αλλά ένας πλανήτης με αρκετά μεγάλη μάζα το κινεί και προσθέτει διαμόρφωση Ντόπλερ, που στο LISA θα φανεί ως πλευρικές ζώνες, δευτερεύοντα σήματα σε υψηλότερες και χαμηλότερες συχνότητες. Η ΜακΓκρατ το παρομοιάζει με τον ραδιοφωνικό φορέα, όπου πλευρικές ζώνες μεταφέρουν φωνή ή μουσική: εδώ μεταφέρουν την ένδειξη ότι υπάρχει πλανήτης.
Στον Γαλαξία υπολογίζεται ότι υπάρχουν 10 εκατομμύρια διπλοί λευκοί νάνοι με περίοδο μικρότερη της ώρας. Το LISA αναμένεται να ξεχωρίσει περίπου 10.000, μαζί με περίπου 100 μικτά ζεύγη με λευκούς νάνους, αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες. Για την επιβεβαίωση, η ομάδα αξιοποιεί το υπέρυθρο του Webb: ένας πλανήτης σε τέτοιο σύστημα προσθέτει υπέρυθρο φως πέρα από όσο αναμένεται από τα ίδια τα άστρα, και τα όργανα του Webb εντοπίζουν εύκολα αυτή την υπέρυθρη περίσσεια έως τα 500 έτη φωτός τουλάχιστον. Σε δοκιμαστικό σύστημα σε αυτή την απόσταση, το Webb θα ανίχνευε πλανήτη περίπου πέντε φορές βαρύτερο από τον Δία, ενώ το LISA, σε ιδανικές συνθήκες, και πλανήτη μικρότερο του Δία. Όπως είπε η Μέρι Αν Λίμπαχ (Mary Anne Limbach) του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, οι κοινές ανιχνεύσεις θα δείξουν ότι τα σήματα είναι πραγματικοί πλανήτες και όχι ψευδείς ενδείξεις. Το Webb είχε φωτογραφίσει μαζί με το Hubble το νεφέλωμα Κεφαλή της Γάτας.
Το LISA θα αποτελείται από τρία διαστημόπλοια που θα ακολουθούν τη Γη στην τροχιά της γύρω από τον Ήλιο, σε τρίγωνο με πλευρά 2,5 εκατ. χιλιόμετρα (1,6 εκατ. μίλια). Κάθε σκάφος θα έχει δύο τηλεσκόπια που στέλνουν και λαμβάνουν υπέρυθρες ακτίνες λέιζερ και θα μετρούν μεταβολές αποστάσεων μικρότερες από τη διάμετρο ενός ατόμου ηλίου, δηλαδή το σήμα των βαρυτικών κυμάτων. Της αποστολής ηγείται ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA), με εκτόξευση στα μέσα της δεκαετίας του 2030, και η NASA συνεισφέρει τα τηλεσκόπια, το λέιζερ, συσκευές διαχείρισης του ηλεκτρικού φορτίου των δοκιμαστικών μαζών, ανάλυση δεδομένων και επιστημονική και μηχανική υποστήριξη. Άλλο παρατηρητήριο της NASA υπό ανάπτυξη είναι το διαστημικό τηλεσκόπιο UVEX.
Τα βαρυτικά κύματα προβλέφθηκαν από τη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν το 1916 και ανιχνεύθηκαν πρώτη φορά από επίγεια παρατηρητήρια το 2015. Η ανακοίνωση της NASA δημοσιεύθηκε στις 10 Νοεμβρίου στην επίσημη ιστοσελίδα της.
