La humanidad está experimentando una revolución en astronomía . Hasta hace poco, hemos dependido del espectro electromagnético (es decir, la luz) para hacer descubrimientos desde el patio trasero de nuestro sistema solar hasta los confines más lejanos del cosmos mediante el uso de telescopios. Ahora, con la primera detección histórica de ondas gravitacionales el 14 de septiembre de 2015, nos espera un universo completamente nuevo, uno en el que podemos analizar las ondas del espacio-tiempo que nos bañan desde las colisiones de agujeros negros y, posiblemente, mundos alienígenas mientras orbitan su órbita. estrellas distantes.
En un estudio publicado el 8 de julio de 2019 en Nature Astronomy , un grupo de investigadores ha explorado la última posibilidad de revelar planetas extrasolares, o exoplanetas, que de otro modo permanecerían invisibles para las técnicas astronómicas tradicionales.
"Proponemos un método que utiliza ondas gravitacionales para encontrar exoplanetas que orbitan estrellas enanas blancas binarias", dijo Nicola Tamanini, del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein / AEI) en Potsdam, Alemania, en un comunicado .
Hasta ahora, las ondas gravitacionales generadas por colisiones masivas en el cosmos profundo han sido detectadas por dos observatorios, el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) , con sede en EE. UU ., Que utiliza dos detectores en Washington y Luisiana, y el interferómetro Virgo cerca de Pisa. Italia. Ambos proyectos utilizan edificios en forma de L que albergan interferómetros láser avanzados que pueden detectar las diminutas fluctuaciones en la distancia a medida que las ondas gravitacionales atraviesan nuestro planeta. LIGO fue el primero en detectar las ondas gravitacionales que fueron teorizadas por Einstein hace más de un siglo y ahora tanto LIGO como Virgo trabajan en conjunto para hacer detecciones regulares de agujeros negros y colisiones de estrellas de neutrones.
En 2017, se alcanzó otro hito histórico cuando las ondas gravitacionales y la radiación de rayos gamma se detectaron al mismo tiempo cuando dos estrellas de neutrones chocaron en una galaxia a 130 años luz de distancia. Este evento inauguró una nueva era de "astronomía de múltiples mensajeros" que permitió a los astrónomos identificar la ubicación del evento, comprender los mecanismos físicos detrás de los estallidos cortos de rayos gamma, confirmar que las estrellas de neutrones en colisión son las culpables y proporcionar una visión íntima de la situación nuclear. procesos que fabrican elementos pesados (como oro y platino) en el cosmos.
Lanzamiento de detectores al espacio
Con estos increíbles avances facilitados por nuestra nueva capacidad para detectar ondas gravitacionales, ¿qué nos depara el futuro? Bueno, ¿por qué no lanzar un observatorio de ondas gravitacionales al espacio? Como se discutió en el estudio de Nature Astronomy, la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) planeada hará precisamente eso y su extrema sensibilidad nos dará una nueva mirada a los objetivos cósmicos que actualmente se esconden en la oscuridad. Uno de estos objetivos serán los sistemas binarios de estrellas enanas blancas que pueden ir acompañados de exoplanetas en órbita (con masas de 50 masas terrestres y más) que no se pueden ver con las técnicas actuales de detección de exoplanetas. Teóricamente, LISA será sensible a las ondas gravitacionales provenientes de las binarias enanas blancas de nuestra galaxia.
"LISA medirá ondas gravitacionales de miles de binarias enanas blancas", dijo Tamanini. "Cuando un planeta está orbitando tal par de enanas blancas, el patrón de ondas gravitacionales observado se verá diferente al de un binario sin planeta. Este cambio característico en las formas de onda gravitacional nos permitirá descubrir exoplanetas".
Las enanas blancas son los cadáveres estelares de estrellas similares al sol que se han quedado sin combustible y murieron hace mucho tiempo. Nuestro sol se quedará sin combustible en aproximadamente 5 mil millones de años, lo que hará que se hinche y se convierta en una gigante roja hinchada. Después de la fase de gigante roja, la estrella arrojará sus capas de plasma caliente, creando una llamada nebulosa planetaria, dejando un pequeño objeto giratorio de aproximadamente el tamaño de la Tierra a su paso. Este objeto denso luego será aplastado bajo su propia inmensa gravedad, creando una mancha de materia degenerada.
Las enanas blancas están bien estudiadas y representan la fase final y muerta de la vida de nuestro sol, pero también podrían ser objetos invaluables en nuestra búsqueda de nuevos mundos mucho más allá del sistema solar.
Si, por ejemplo, dos enanas blancas orbitan entre sí como un sistema binario, las perturbaciones gravitacionales que crean actuarán como el juguete de un niño que gira en una piscina: las ondas en el espacio-tiempo se propagarán en todas direcciones, alejando la energía de las estrellas en órbita en la velocidad de la luz. Los detectores de ondas gravitacionales actuales solo pueden medir los choques cósmicos más poderosos, pero con LISA, estos eventos más sutiles que producen una señal de onda gravitacional más débil estarán al alcance.
Mundos alienígenas ocultos
Actualmente, los astrónomos utilizan dos métodos principales para detectar exoplanetas que orbitan otras estrellas: el "método de velocidad radial", que utiliza espectrómetros muy sensibles conectados a telescopios que pueden detectar el cambio Doppler causado por un exoplaneta en órbita, y el "método de tránsito", que utiliza la NASA. El telescopio espacial Kepler (y otros) utilizan para detectar la muy leve caída en el brillo de las estrellas cuando un mundo orbita al frente.
Aunque se han descubierto más de 4.000 exoplanetas principalmente mediante el uso de estos dos métodos, algunos exoplanetas permanecen ocultos y, en el caso de las enanas blancas binarias, sabemos poco sobre si pueden albergar exoplanetas. Pero, si LISA puede medir las ondas espacio-temporales que emanan de estos sistemas, también podría detectar el ligero tirón de los exoplanetas mientras orbitan, de manera similar al método de velocidad radial que mide el desplazamiento Doppler de las ondas electromagnéticas, solo usando ondas gravitacionales. en lugar de.
LISA es un proyecto liderado por la Agencia Espacial Europea y actualmente está programado para lanzarse en 2034. Consta de tres naves espaciales que vuelan en formación, que emitirán láseres ultraprecisos entre sí para crear un vasto interferómetro láser triangular equilátero con cada nave espacial separada por 1,5 millones de millas (2,5 millones de kilómetros). Por lo tanto, LISA será un interferómetro un millón de veces más grande que cualquier cosa que tengamos actualmente o que tendremos en la Tierra.
"LISA se dirigirá a una población de exoplanetas que aún no han sido analizados", agregó Tamanini. "Desde una perspectiva teórica, nada impide la presencia de exoplanetas alrededor de enanas blancas binarias compactas".
Si se descubre que estos sistemas binarios de estrellas enanas blancas también albergan exoplanetas, nos ayudarán a comprender mejor cómo evolucionan los sistemas estelares como el nuestro y si los planetas pueden sobrevivir después de que sus sistemas estelares binarios se hayan quedado sin combustible y hayan muerto. Los investigadores también señalan que también podrían revelar si existen exoplanetas de segunda generación (es decir, planetas que se forman después de la fase de gigante roja).
Más allá de las detecciones de ondas gravitacionales de exoplanetas, las posibilidades son infinitas. Si hay algo que la actual "nueva era" de la astronomía de ondas gravitacionales nos ha enseñado, los futuros observatorios espaciales como LISA podrían revelar fenómenos que ocurren en la oscuridad que nunca pensamos que presenciaríamos.
Eso es interesante
A unos 1.600 años luz de distancia de la Tierra, en un sistema estelar binario conocido como J0806, dos densas estrellas enanas blancas orbitan entre sí una vez cada 321 segundos. Según los datos del Observatorio de Rayos X Chandra, los astrónomos creen que el período orbital ya muy corto de las estrellas se está acortando constantemente, lo que eventualmente hará que las dos estrellas se fusionen.
