重力波で系外惑星を見つける提案
· BehindLines 編集部
NASAの天体物理学者らは、将来の宇宙観測施設LISAを使って、2つの白色矮星からなる系の周りの惑星を見つけることを提案しています。NASAによると、『The Astrophysical Journal』に掲載された2本の研究が、その手法と、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡でそれらの世界を確認する方法を詳しく述べています。
原理：信号のふらつき
LISA（レーザー干渉計宇宙アンテナ）は、時空の小さなさざ波である重力波を検出するために設計されています。NASAによると、最も一般的な発生源は、近い軌道を回る白色矮星のペアで、ほぼ一定の周波数で信号を出すと見込まれています。このペアの周りを惑星が回ると、その引力でペアがわずかに揺れ、信号にドップラー変調が加わります。それは「側帯」、つまり少し高い周波数と少し低い周波数の副次的な信号として現れます。
メリーランド大学（ボルチモア郡校）とNASAゴダード宇宙飛行センターに所属し、最初の研究の著者であるCasey McGrath氏は、この仕組みを無線の側帯にたとえています。NASAは、この手法が光を使う視線速度法に似ており、近くの恒星の周りの系外惑星を探すのにすでに使われていると述べています。また、この方法で惑星を検出するという考えは、2008年に日本の天文学者Naoki Seto氏がすでに示していたと付け加えています。
まだ知られていない集団
NASAは、少数の単独の白色矮星の周りでは惑星が見つかっているものの、白色矮星のペアの周りではまだ見つかっていないと説明します。そのため、LISAは新しい種類の系外惑星を明らかにすることになります。天文学者は、天の川銀河には公転周期が1時間未満のこうしたペアが1000万組あると推定しており、LISAがそのうち約10,000組を一つずつ見分けると期待しています。
ウェッブで確認する
2本目の研究によると、こうした系の惑星は恒星の光に加えて赤外線の余剰を生み、ウェッブの機器は少なくとも500光年先まで容易にそれを検出できます。この距離にある試験用の系について、研究者らは、ウェッブなら木星の約5倍の質量の惑星を見つけられ、LISAは理想的な条件下で木星より軽い惑星を検出できる可能性があると計算しています。
開発中のミッション
LISAは欧州宇宙機関（ESA）が主導しており、ESAはこれを重力波に特化した初の宇宙観測施設と説明しています。NASAによると、3機の宇宙機が1辺250万キロメートルの巨大な三角形を成す予定です。パートナーであるNASAは、望遠鏡などを提供します。打ち上げは2030年代半ばごろの予定です。
なぜ重要か
LISAはまだ飛んでおらず、二重白色矮星の周りで惑星が見つかった例も今のところありません。NASAによると、検出が確認されれば、すでに知られているものとは別の系外惑星の集団が浮かび上がります。誤検出を除くため、たとえばウェッブでそれらを検証する必要があります。