Das geplante Gravitationswellen-Observatorium LISA könnte eine bisher unentdeckte Population von Exoplaneten in unserer Galaxie aufspüren. Zwei Studien unter Leitung von NASA-Wissenschaftlern zeigen, wie das System Doppel-Weiße-Zwerge-Systeme mit umlaufenden Planeten identifizieren kann.
Funktionsweise der LISA-Mission
LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ist ein gemeinsames Projekt der ESA und NASA mit geplanter Inbetriebnahme Mitte der 2030er Jahre. Das Observatorium besteht aus drei Satelliten, die ein gleichseitiges Dreieck mit 2,5 Millionen Kilometern Seitenlänge bilden. Mit Laserinterferometrie misst LISA winzige Abstandsänderungen zwischen den Satelliten, die durch Gravitationswellen verursacht werden.
Doppel-Weiße-Zwerge-Systeme sind kompakte Sternenpaare, die besonders starke Gravitationswellen im für LISA empfindlichen Frequenzbereich aussenden. Laut Casey McGrath vom NASA Goddard Space Flight Center hinterlässt ein umlaufender Planet charakteristische Modulationen im Gravitationswellensignal. Diese ähneln Seitenbändern in der Funktechnik und erlauben Rückschlüsse auf Masse und Umlaufbahn des Planeten.
Kombinierte Nachweismethoden
Die erste Studie analysiert die Nachweisgrenzen der Methode. LISA könnte demnach Jupiter-ähnliche Planeten in bis zu mehreren tausend Lichtjahren Entfernung detektieren. Die zweite Studie beschreibt eine Bestätigungsmethode mit dem James-Webb-Weltraumteleskop. Planeten in Doppel-Weiße-Zwerge-Systemen erzeugen einen charakteristischen Infrarot-Exzess, den Webb in bis zu 500 Lichtjahren Entfernung nachweisen könnte.
In der Milchstraße werden etwa 10 Millionen enge Doppel-Weiße-Zwerge-Systeme vermutet. LISA soll rund 10.000 davon einzeln auflösen können. Bisher wurden noch keine Exoplaneten in solchen Systemen nachgewiesen. Die Kombination aus Gravitationswellen- und Infrarotdaten würde falsche Positivsignale ausschließen und eine neue Klasse von Exoplaneten bestätigen.
- Quelle: NASA Goddard Space Flight Center
- Studien: The Astrophysical Journal (2023)