用引力波寻找系外行星
· BehindLines 编辑部
NASA的天体物理学家提议,利用未来的LISA空间天文台,在由两颗白矮星组成的系统周围寻找行星。据NASA介绍,发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上的两项研究详细说明了这一方法,以及用詹姆斯·韦布空间望远镜确认这些世界的一种途径。
原理:信号中的摆动
LISA(激光干涉仪空间天线)旨在探测引力波,即时空中的微小涟漪。据NASA介绍,它最常见的信号源预计是轨道紧密的白矮星对,其发射的频率几乎恒定。如果有行星绕着这样一对白矮星运行,它的引力会使这一对轻微摆动,信号便会带上多普勒调制。它表现为“边带”,即频率略高和略低的次级信号。
马里兰大学(巴尔的摩郡分校)和NASA戈达德中心的Casey McGrath是第一项研究的作者,他把这一机制比作无线电的边带。NASA指出,该方法类似于径向速度法,后者利用光,已被用于在近邻恒星周围寻找系外行星。NASA还补充说,用这种方式探测行星的想法早在2008年就由日本天文学家濑户直孝(Naoki Seto)提出。
一个尚属未知的群体
NASA说明,已在少数孤立的白矮星周围发现行星,但在白矮星对周围尚无发现:因此LISA将揭示一类新的系外行星。天文学家估计,银河系有1000万个轨道周期不足一小时的这类白矮星对,并预期LISA能逐一分辨出其中约10,000个。
用韦布望远镜确认
据第二项研究,这类系统中的行星会在星光之外增加一份红外线盈余,韦布的仪器能在至少500光年的距离内轻松探测到。对于位于该距离的一个测试系统,研究人员计算认为,韦布能发现质量约为木星五倍的行星,而LISA在理想条件下可能发现质量小于木星的行星。
仍在研制的任务
LISA由欧洲空间局(ESA)牵头,ESA称其为首个专门研究引力波的空间天文台。据NASA介绍,它将包含三艘航天器,排列成边长250万公里的巨大三角形。作为合作伙伴,NASA提供望远镜等部件;发射计划在2030年代中期前后。
为什么重要
LISA尚未升空,目前也没有在双白矮星周围找到任何行星。据NASA称,如果探测得到确认,它们将勾勒出一类有别于已知系外行星的群体,这些行星需要加以验证,例如借助韦布,以排除误报。