In een recent artikel in Natuurastronomie , onderzoekers van het Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) in Potsdam en van de French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA) in Saclay, Paris suggereert hoe het geplande op de ruimte gebaseerde zwaartekrachtgolfobservatorium LISA exoplaneten kan detecteren die rond witte dwergdubbelsterren overal in de Melkweg en in de nabijgelegen Magelhaense Wolken draaien. Deze nieuwe methode zal bepaalde beperkingen van de huidige elektromagnetische detectietechnieken overwinnen en zou LISA in staat kunnen stellen planeten tot 50 aardmassa's te detecteren.

In de afgelopen twee decennia is de kennis van exoplaneten is aanzienlijk gegroeid, en er zijn meer dan 4000 planeten ontdekt die rond een grote verscheidenheid aan sterren draaien. Tot nu toe, de technieken die worden gebruikt om deze systemen te vinden en te karakteriseren, zijn gebaseerd op elektromagnetische straling en zijn beperkt tot de zonneomgeving en sommige delen van de melkweg.

In een recent artikel gepubliceerd in Natuurastronomie , Dr. Nicola Tamanini, onderzoeker aan de AEI in Potsdam en zijn collega Dr. Camilla Danielski, onderzoeker van het CEA/Saclay (Parijs) laten zien hoe deze beperkingen kunnen worden overwonnen door astronomie met zwaartekrachtgolven. "We stellen een methode voor die gravitatiegolven gebruikt om exoplaneten te vinden die rond dubbele witte dwergsterren draaien, ", zegt Nicola Tamanini. Witte dwergen zijn heel oud en kleine overblijfselen van sterren die ooit op de zon leken. "LISA zal zwaartekrachtsgolven meten van duizenden witte dwergdubbelsterren. Als een planeet om zo'n paar witte dwergen draait, het waargenomen zwaartekrachtgolfpatroon zal er anders uitzien dan dat van een dubbelster zonder planeet. Deze karakteristieke verandering in de zwaartekrachtgolfvormen zal ons in staat stellen exoplaneten te ontdekken."

De nieuwe methode maakt gebruik van de Doppler-verschuivingsmodulatie van het zwaartekrachtgolfsignaal veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de planeet op de witte dwerg. Deze techniek is de zwaartekrachtgolfanaloog van de radiale snelheidsmethode, een bekende techniek die wordt gebruikt om exoplaneten te vinden met standaard elektromagnetische telescopen. Het voordeel, echter, van zwaartekrachtsgolven is dat ze niet worden beïnvloed door stellaire activiteit, die elektromagnetische ontdekkingen kunnen belemmeren.

In hun krant Tamanini en Danielski laten zien dat de komende ESA-missie LISA (Laser Interferometer Space Antenna), gepland voor lancering in 2034, kan overal in de melkweg Jupiter-zware exoplaneten rond witte dwergdubbelsterren detecteren, het overwinnen van de beperkingen in afstand van elektromagnetische telescopen. Verder, ze wijzen erop dat LISA het potentieel heeft om die exoplaneten ook in nabije sterrenstelsels te detecteren, mogelijk leidend tot de ontdekking van de eerste extragalactische gebonden exoplaneet.

"LISA gaat zich richten op een exoplaneetpopulatie die nog helemaal niet is onderzocht, " legt Tamanini uit. "Vanuit theoretisch oogpunt belet niets de aanwezigheid van exoplaneten rond compacte binaire witte dwergen." Als deze systemen bestaan ​​en worden gevonden door LISA, wetenschappers zullen nieuwe gegevens verkrijgen om de planetaire evolutietheorie verder te ontwikkelen. Ze zullen de omstandigheden waaronder een planeet de stellaire rood-reuzenfase(n) kan overleven beter begrijpen en zullen ook het bestaan ​​van een tweede generatie planeten testen, d.w.z., planeten die zich vormen na de rood-reuzenfase. Anderzijds, als LISA geen exoplaneten detecteert die in een baan om witte dwergen draaien, de wetenschappers zullen in staat zijn om beperkingen op te leggen aan de laatste fase van planetaire evolutie in de Melkweg.