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你所知道的引力波能干嘛?竟可以用引力波,探测系外行星!

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发表于 2020-2-21 12:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
你所知道的引力波能干嘛?竟可以用引力波,探测系外行星![color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]Original [color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]博科园 科学科普
天文物理 [color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]2 days ago
[color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]


在《自然天文学》上新发表的一项研究论文中,来自波茨坦的马克斯普朗克引力物理研究所(爱因斯坦研究所/AEI)和位于巴黎萨克莱的法国替代能源和原子能委员会(CEA)的研究人员提出,计划中的天基引力波天文台LISA如何能够探测到银河系各处和附近麦哲伦星云中环绕白矮星双星运行的系外行星。这种新方法将克服目前电磁探测技术的某些限制,并可能使LISA探测到的行星质量可达50个地球。

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在过去的二十年里,关于系外行星的知识有了显著增长,已经发现了4000多颗围绕各种恒星运行的行星。到目前为止,用来发现和描述这些系统的技术都是基于电磁辐射,而且仅限于太阳附近和星系的某些部分。波茨坦AEI的研究员尼古拉·塔马尼尼博士和同事、CEA/Saclay(巴黎)的研究员卡米拉·丹尼尔斯基博士展示了引力波天文学如何克服这些限制。
科学家们提出了一种利用引力波来寻找围绕双星运行的系外行星方法。白矮星是非常古老的恒星残骸,它们曾经与太阳相似,LISA将测量来自数千个白矮星双星的引力波。当一颗行星围绕这样一对白矮星运行时,观测到的引力波模式与没有行星的双星相比将会有所不同。

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引力波形的这种特征变化将使我们能够发现系外行星。新方法利用了行星对白矮星双星引力引起引力波信号的多普勒频移调制。这种技术是引力波模拟径向速度法,径向速度法是一种用标准电磁望远镜发现系外行星的著名技术。然而,引力波的优点是它们不受恒星活动影响,而恒星活动会阻碍电磁发现。

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在新研究论文中,Tamanini和Danielski展示了即将到来的ESA任务LISA(激光干涉太空天线),计划于2034年发射,可以探测银河系各处白矮星双星周围木星质量的系外行星,克服了电磁望远镜距离的限制。此外,LISA将有可能探测到附近星系中的系外行星,这可能会导致发现第一颗系外行星。LISA将瞄准一个尚未被完全探测到的系外行星种群。

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从理论角度看,没有什么能阻止系外行星围绕致密的双星白矮星存在。如果这些系统存在并被LISA发现,科学家们将获得新的数据来进一步发展行星演化理论。将更好地了解一颗行星能够在恒星红巨星阶段生存的条件,并将测试第二代行星的存在,即,红巨星期之后形成的行星。另一方面,如果LISA没有探测到围绕白矮星双星运行的系外行星,科学家们将能够了解银河系行星进化的最后阶段。

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博科园|研究/来自:马克斯·普朗克学会
参考期刊《自然天文学》
DOI: 10.1038/s41550-019-0807-y


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