I en färsk tidning i Natur astronomi , forskare från Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) i Potsdam och från French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA) i Saclay, Paris föreslår hur det planerade rymdbaserade gravitationsvågobservatoriet LISA kan upptäcka exoplaneter som kretsar kring vita dvärgbinärer överallt i Vintergatan och i de närliggande magellanska molnen. Denna nya metod kommer att övervinna vissa begränsningar av nuvarande elektromagnetiska detektionstekniker och kan göra det möjligt för LISA att upptäcka planeter ner till 50 jordmassor.

Under de senaste två decennierna, kunskapen om exoplaneter har vuxit avsevärt, och mer än 4000 planeter som kretsar runt en stor mängd stjärnor har upptäckts. Tills nu, de tekniker som används för att hitta och karakterisera dessa system är baserade på elektromagnetisk strålning och är begränsade till solområdet och vissa delar av galaxen.

I en nyligen publicerad tidning i Natur astronomi , Dr Nicola Tamanini, forskare vid AEI i Potsdam och hans kollega Dr. Camilla Danielski, forskare vid CEA/Saclay (Paris) visar hur dessa begränsningar kan övervinnas av gravitationsvågsastronomi. "Vi föreslår en metod som använder gravitationsvågor för att hitta exoplaneter som kretsar kring binära vita dvärgstjärnor, " säger Nicola Tamanini. Vita dvärgar är mycket gamla och små rester av stjärnor som en gång liknade solen. "LISA kommer att mäta gravitationsvågor från tusentals vita dvärgbinärer. När en planet kretsar runt ett sådant par vita dvärgar, det observerade gravitationsvågsmönstret kommer att se annorlunda ut jämfört med det för en binär våg utan planet. Denna karakteristiska förändring i gravitationsvågformerna kommer att göra det möjligt för oss att upptäcka exoplaneter."

Den nya metoden utnyttjar Doppler-skiftmoduleringen av gravitationsvågssignalen som orsakas av planetens gravitationsattraktion på den vita dvärgen. Denna teknik är gravitationsvågsanalogen till den radiella hastighetsmetoden, en välkänd teknik som används för att hitta exoplaneter med vanliga elektromagnetiska teleskop. Fördelen, dock, gravitationsvågor är att de inte påverkas av stjärnaktivitet, som kan hämma elektromagnetiska upptäckter.

I deras tidning, Tamanini och Danielski visar att det kommande ESA-uppdraget LISA (Laser Interferometer Space Antenna), planerad att lanseras 2034, kan upptäcka Jupiter-massa exoplaneter runt vita dvärg binärer överallt i galaxen, övervinna begränsningarna i avstånd för elektromagnetiska teleskop. Vidare, de påpekar att LISA kommer att ha potential att upptäcka dessa exoplaneter även i närliggande galaxer, möjligen leder till upptäckten av den första extragalaktiskt bundna exoplaneten.

"LISA kommer att rikta in sig på en exoplanetpopulation som ändå är helt opåverkad, " förklarar Tamanini. "Ur ett teoretiskt perspektiv hindrar ingenting förekomsten av exoplaneter runt kompakta binära vita dvärgar." Om dessa system existerar och hittas av LISA, forskare kommer att få nya data för att vidareutveckla planetarisk evolutionsteori. De kommer att bättre förstå villkoren under vilka en planet kan överleva den röda jättefasen(-erna) och kommer också att testa existensen av en andra generation av planeter, dvs. planeter som bildas efter den röda jättefasen. Å andra sidan, om LISA inte upptäcker exoplaneter som kretsar kring vita dvärgar, forskarna kommer att kunna sätta begränsningar för det sista stadiet av planetarisk evolution i Vintergatan.