Observatorio gravitacional LISA será usado para buscar exoplanetas orbitando enanas blancas dobles

Científicos analizaron las capacidades del interferómetro espacial LISA en términos de búsqueda de señales de exoplanetas. Resultó que la instalación puede detectar cuerpos masivos en órbitas alrededor de enanas blancas binarias a lo largo de la Galaxia y en las nubes de Magallanes. Esto permitirá recopilar estadísticas sobre la población de objetos que no se pueden registrar con otros métodos propuestos, según recoge el autor original de este artículo en N+1 y comparte Paula Dumas para Periodista Digital

Los métodos de detección
Actualmente, los astrónomos han descubierto aproximadamente 4,000 candidatos para exoplanetas, es decir, planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Hay varias formas de detectarlos, las principales son el método de tránsito, el método de velocidad radial y la microlente.

El primero se asocia con cambios periódicos en el brillo de una estrella a medida que el planeta pasa a través de su disco. El segundo toma en cuenta pequeñas fluctuaciones en la velocidad de la estrella causada por la rotación de los planetas. El tercero permite encontrar un cuerpo mediante un breve aumento del brillo del objeto de fondo, que se produce debido a la curvatura de las trayectorias de los rayos de luz cuando el exoplaneta cruza la línea de visión.

Las restricciones incorporadas en los métodos utilizados reducen el área del espacio de parámetros de los exoplanetas, donde su registro es posible. Esto es cierto tanto para la ubicación espacial de los cuerpos en la galaxia, como para sus propiedades, como la masa y el período de órbita.



Ondas gravitacionales
Ahora, un estudio dirigido por Nicola Tamanini de la Sociedad Max Planck para el Instituto de Física Gravitacional en Alemania, estudió la posibilidad de buscar exoplanetas utilizando el interferómetro de onda gravitacional LISA, que está programado para ser lanzado en 2034.

El proyecto consta de tres dispositivos que forman un triángulo equilátero con la ayuda de rayos láser. En general, es similar a las instalaciones terrestres existentes de LIGO y Virgo, pero será sensible a las ondas de frecuencia mucho más baja, el rango de trabajo será de 0,1 milihertz a 1 hertz. Además, la forma triangular en lugar de la forma de L le permite explorar más parámetros de ondas gravitacionales.
Los autores llegaron a la conclusión de que LISA podrá detectar la presencia de grandes planetas con masas de más de 50 terrestres en sistemas binarios de enanas blancas. Esta población de planetas puede ser muy valiosa, ya que más de la mitad de las estrellas están incluidas en múltiples sistemas, y el 95% se convierte en enanas blancas. Por lo tanto, dicha revisión le permitirá descubrir el destino final de los planetas principales en sistemas estelares muy comunes.

Sin embargo, solo los binarios cercanos serán adecuados para la detección, ya que solo en este caso aparecerá una señal notable en forma de ondas gravitacionales. El método de registro es, en cierto sentido, análogo al método de velocidad radial utilizado hoy, pero no se basará en el desplazamiento de una estrella con respecto al centro de masa, sino en el desplazamiento de un par de estrellas con respecto al centro común. Por lo tanto, solo lo harán los planetas en órbitas anchas, que orbitan un par de estrellas a la vez.

Sistemas binarios de enanas blancas
En este momento, se conocen casi 100 sistemas con estrellas binarias, de las cuales aproximadamente 20 tiene al menos un planeta orbitando alrededor de ambas estrellas. Entre ellos, solo en 6 al menos tienen un componente estelar es una enana blanca. Aún no se han encontrado enanas blancas dobles con planetas. Se espera que LISA abra 25 mil enanas blancas dobles cercanas a través de la Vía Láctea y otras galaxias cercanas.

Por el momento, no hay una prohibición teórica de encontrar planetas en enanas blancas dobles. Sin embargo, casi todos los exoplanetas conocidos están ubicados en estrellas individuales, y se sabe mucho menos sobre el proceso de formación de tales cuerpos en sistemas múltiples.

Un planeta puede formarse a partir de un disco protoplanetario que rodea ambas estrellas a la vez si forman un sistema cercano durante la formación. Por otro lado, estrellas como el Sol antes de pasar al estado de una enana blanca pasan por la etapa de expansión hacia el gigante rojo, cuando se descargan cantidades significativas de gas. Esto puede tanto destruir los planetas como reducirlos de las órbitas estables y provocar una nueva etapa de su formación.

Recientemente, utilizando interferometría óptica, los astrónomos han podido determinar la composición de la atmósfera de un exoplaneta. Además, los científicos han encontrado un exoplaneta "prohibido" del "desierto de Neptuno".