A humanidade está experimentando uma revolução na astronomia . Até recentemente, dependíamos do espectro eletromagnético (ou seja, luz) para fazer descobertas do quintal do nosso sistema solar até os confins do cosmos usando telescópios. Agora, com a primeira detecção histórica de ondas gravitacionais em 14 de setembro de 2015, um universo totalmente novo nos espera, no qual podemos analisar as ondulações do espaço-tempo nos lavando de colisões de buracos negros e, possivelmente, mundos alienígenas enquanto orbitam seus planetas. estrelas distantes.
Em um estudo publicado em 8 de julho de 2019, na Nature Astronomy , um grupo de pesquisadores explorou a última possibilidade de revelar planetas extrassolares, ou exoplanetas, que de outra forma permaneceriam invisíveis às técnicas astronômicas tradicionais.
"Nós propomos um método que usa ondas gravitacionais para encontrar exoplanetas que orbitam estrelas anãs brancas binárias", disse Nicola Tamanini, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein/AEI) em Potsdam, Alemanha, em um comunicado .
Até agora, as ondas gravitacionais geradas por colisões massivas no cosmos profundo foram detectadas por dois observatórios, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO), com sede nos EUA, que usa dois detectores em Washington e Louisiana, e o interferômetro Virgo perto de Pisa, Itália. Ambos os projetos usam edifícios em forma de L que abrigam interferômetros a laser avançados que podem detectar as pequenas flutuações na distância à medida que as ondas gravitacionais passam pelo nosso planeta. O LIGO foi o primeiro a detectar as ondas gravitacionais que foram teorizadas por Einstein há mais de um século e agora tanto o LIGO quanto o Virgo trabalham em conjunto para fazer detecções regulares de colisões de buracos negros e estrelas de nêutrons.
Em 2017, outro marco histórico foi alcançado quando as ondas gravitacionais e a radiação de raios gama foram detectadas ao mesmo tempo em que duas estrelas de nêutrons colidiram em uma galáxia a 130 anos-luz de distância. Este evento lançou uma nova era de "astronomia multimensageira" que permitiu aos astrônomos identificar a localização do evento, entender os mecanismos físicos por trás das explosões de raios gama curtas, confirmar que as estrelas de nêutrons colidentes são as culpadas e fornecer uma visão íntima da energia nuclear. processos que fabricam elementos pesados (como ouro e platina) no cosmos.
Lançando detectores no espaço
Com esses incríveis avanços facilitados por nossa nova capacidade de detectar ondas gravitacionais, o que o futuro reserva? Bem, por que não lançar um observatório de ondas gravitacionais no espaço! Conforme discutido no estudo da Nature Astronomy, a planejada antena espacial com interferômetro a laser (LISA) fará exatamente isso e sua extrema sensibilidade nos dará uma nova visão dos alvos cósmicos que estão atualmente escondidos no escuro. Um desses alvos serão sistemas binários de estrelas anãs brancas que podem ser acompanhados por exoplanetas em órbita (com massas de 50 massas terrestres e maiores) que não podem ser vistos usando as técnicas atuais de detecção de exoplanetas. Teoricamente, o LISA será sensível a ondas gravitacionais provenientes de binárias anãs brancas em toda a nossa galáxia.
"LISA medirá ondas gravitacionais de milhares de binárias anãs brancas", disse Tamanini. "Quando um planeta está orbitando um par de anãs brancas, o padrão de onda gravitacional observado será diferente em comparação ao de um binário sem planeta. Essa mudança característica nas formas de onda gravitacional nos permitirá descobrir exoplanetas."
As anãs brancas são os cadáveres estelares de estrelas semelhantes ao Sol que ficaram sem combustível e morreram há muito tempo. Nosso sol ficará sem combustível em 5 bilhões de anos ou mais, o que fará com que ele inche em uma gigante vermelha inchada. Após a fase de gigante vermelha, a estrela liberará suas camadas de plasma quente, criando a chamada nebulosa planetária, deixando um pequeno objeto giratório aproximadamente do tamanho da Terra em seu rastro. Este objeto denso será então esmagado sob sua própria imensa gravidade, criando uma bolha de matéria degenerada.
As anãs brancas são bem estudadas e representam a fase final e morta da vida do nosso sol, mas também podem ser objetos inestimáveis em nossa busca por novos mundos muito além do sistema solar.
Se, por exemplo, duas anãs brancas orbitam uma à outra como um sistema binário, as perturbações gravitacionais que elas criam agirão como um brinquedo de criança girando em uma piscina - ondulações no espaço-tempo se propagarão em todas as direções, levando energia para longe das estrelas em órbita. A velocidade da luz. Os detectores de ondas gravitacionais atuais só podem medir os choques cósmicos mais poderosos, mas com o LISA, esses eventos mais sutis que produzem um sinal de onda gravitacional mais fraco estarão ao alcance.
Mundos alienígenas ocultos
Atualmente, os astrônomos usam dois métodos primários para detectar exoplanetas orbitando outras estrelas: o "método da velocidade radial", que usa espectrômetros muito sensíveis acoplados a telescópios que podem detectar o deslocamento Doppler causado por um exoplaneta em órbita, e o "método de trânsito", que a NASA O telescópio espacial Kepler (e outros) usa para detectar a pequena queda no brilho das estrelas à medida que um mundo orbita na frente.
Embora mais de 4.000 exoplanetas tenham sido descobertos principalmente usando esses dois métodos, alguns exoplanetas permanecem ocultos e, no caso de anãs brancas binárias, sabemos pouco sobre se eles podem hospedar exoplanetas. Mas, se o LISA pode medir as ondulações do espaço-tempo que emanam desses sistemas, também pode detectar o leve puxão dos exoplanetas enquanto orbitam, de maneira semelhante ao método da velocidade radial que mede o deslocamento Doppler das ondas eletromagnéticas, usando apenas ondas gravitacionais em vez de.
O LISA é um projeto liderado pela Agência Espacial Européia e está programado para ser lançado em 2034. Composto por três naves espaciais voando em formação, elas irão irradiar lasers ultraprecisos umas para as outras para criar um vasto interferômetro triangular equilátero a laser com cada nave espacial separada por 1,5 milhão de milhas (2,5 milhões de quilômetros). O LISA será, portanto, um interferômetro um milhão de vezes maior do que qualquer coisa que temos atualmente, ou que jamais teremos, na Terra.
"LISA vai atingir uma população de exoplanetas ainda completamente não sondada", acrescentou Tamanini. "De uma perspectiva teórica, nada impede a presença de exoplanetas em torno de anãs brancas binárias compactas."
Se esses sistemas binários de anãs brancas também hospedam exoplanetas, eles nos ajudarão a entender melhor como sistemas estelares como o nosso evoluem e se os planetas podem sobreviver depois que seus sistemas binários ficarem sem combustível e morrerem. Os pesquisadores também apontam que eles também podem revelar se existem exoplanetas de segunda geração (ou seja, planetas que se formam após a fase de gigante vermelha).
Além das detecções de ondas gravitacionais de exoplanetas, as possibilidades são infinitas. Se há uma coisa que a atual “nova era” da astronomia de ondas gravitacionais nos ensinou, futuros observatórios espaciais como o LISA podem revelar fenômenos que ocorrem no escuro que nunca pensamos que testemunharíamos.
Agora isso é interessante
A cerca de 1.600 anos-luz da Terra, em um sistema estelar binário conhecido como J0806, duas densas estrelas anãs brancas orbitam uma à outra a cada 321 segundos. Com base nos dados do Observatório de Raios-X Chandra, os astrônomos acreditam que o período orbital já super curto das estrelas está se tornando cada vez mais curto, o que eventualmente fará com que as duas estrelas se fundam.
