Νέα μέθοδος ανακάλυψης εξωπλανητών με το διαστημικό τηλεσκόπιο LISA

Σύνοψη

• Το διαστημικό παρατηρητήριο LISA (του ESA με τη συνδρομή της NASA) θα αξιοποιεί βαρυτικά κύματα για την ανακάλυψη νέων πλανητικών συστημάτων.
• Η μέθοδος στηρίζεται στην καταγραφή του φαινομένου Doppler στα βαρυτικά σήματα που εκπέμπουν τα διπλά συστήματα λευκών νάνων.
• Οι ερευνητές επιβεβαιώνουν ότι πλανήτες με τη μάζα του Δία μπορούν να ανιχνευθούν επιτυχώς σε αποστάσεις χιλιάδων ετών φωτός από τη Γη.
• Το σύστημα καταγράφει τις «πλευρικές ζώνες» συχνοτήτων, οι οποίες λειτουργούν ως φορείς πληροφοριών για την ύπαρξη ουράνιων σωμάτων.

Το διαστημικό παρατηρητήριο LISA ανιχνεύει εξωπλανήτες καταγράφοντας βαρυτικά κύματα από διπλά συστήματα λευκών νάνων. Όταν ένας πλανήτης περιφέρεται γύρω από αυτούς τους αστέρες, προκαλεί βαρυτικές διακυμάνσεις γνωστές ως πλευρικές ζώνες. Μέσω αυτής της διαμόρφωσης Doppler, οι ερευνητές μπορούν να εντοπίσουν ουράνια σώματα στο μέγεθος του Δία ακόμα και σε απόσταση χιλιάδων ετών φωτός.

Η παρατήρηση του Σύμπαντος βασιζόταν παραδοσιακά στη συλλογή και ανάλυση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, καταγράφοντας το φως που εκπέμπουν ή αντανακλούν τα ουράνια σώματα. Η σύγχρονη αστροφυσική διαθέτει πλέον τα εργαλεία για να αντιληφθεί τις ανεπαίσθητες παραμορφώσεις του ίδιου του χωροχρόνου, διευρύνοντας τις δυνατότητες εξερεύνησης πολύ πέρα από τα όρια των οπτικών ή ραδιοφωνικών τηλεσκοπίων. 

Ερευνητές της NASA παρουσίασαν πρόσφατα τον ακριβή μηχανισμό με τον οποίο το επερχόμενο διαστημικό παρατηρητήριο Laser Interferometer Space Antenna (LISA) θα χρησιμοποιήσει τα βαρυτικά κύματα για να αποκαλύψει την ύπαρξη εξωπλανητών που παραμένουν αόρατοι με τις συμβατικές μεθόδους. Το φιλόδοξο εγχείρημα καθοδηγείται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) με τη σημαντική τεχνολογική συνεργασία της NASA και αναμένεται να τεθεί σε τροχιά για να ακούσει τον «ψίθυρο» του Σύμπαντος.

Η αρχιτεκτονική της αποστολής LISA περιλαμβάνει τρία πανομοιότυπα διαστημικά σκάφη, τα οποία θα πετούν σε έναν τέλειο τριγωνικό σχηματισμό, διατηρώντας μεταξύ τους απόσταση 2,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Τα σκάφη θα συνδέονται συνεχώς μέσω εξαιρετικά ευαίσθητων ακτίνων λέιζερ, δημιουργώντας ένα γιγαντιαίο συμβολόμετρο ικανό να καταγράψει τις απειροελάχιστες αλλοιώσεις του διαστήματος που προκαλούνται από τη διέλευση βαρυτικών κυμάτων. Τα επίγεια παρατηρητήρια όπως το LIGO και το Virgo έχουν ήδη αποδείξει την ικανότητά τους να ανιχνεύουν βαρυτικά κύματα υψηλής συχνότητας από βίαιες συγκρούσεις μελανών οπών και αστέρων νετρονίων. Το σύστημα LISA σχεδιάστηκε εξαρχής για να λειτουργεί στο απόλυτο κενό του Διαστήματος χωρίς τις παρεμβολές των σεισμικών δονήσεων της Γης, γεγονός που του επιτρέπει να συλλαμβάνει κύματα χαμηλότερης συχνότητας από παρατεταμένα και λιγότερο κατακλυσμικά κοσμικά φαινόμενα.

Η καινοτόμος προσέγγιση για την ανακάλυψη νέων κόσμων επικεντρώνεται κυρίως στη μελέτη διπλών συστημάτων λευκών νάνων. Οι λευκοί νάνοι αποτελούν τα εξαιρετικά πυκνά υπολείμματα νεκρών αστέρων, οι οποίοι έχουν εξαντλήσει τα πυρηνικά τους καύσιμα και περιφέρονται ο ένας γύρω από τον άλλο σε πολύ στενές τροχιές. Η συνεχής και ταχύτατη περιστροφή τους παράγει ένα σταθερό και ισχυρό σήμα βαρυτικών κυμάτων που διαδίδεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Εάν ένας εξωπλανήτης με επαρκώς μεγάλη μάζα βρίσκεται σε τροχιά γύρω από αυτό το δυαδικό σύστημα, η βαρυτική του έλξη προκαλεί μια αντανακλαστική κίνηση στους δύο λευκούς νάνους. Η παρεμβολή αυτή αλλοιώνει το βασικό σήμα, προσθέτοντας μια διαμόρφωση Doppler την οποία το σύστημα LISA έχει τη δυνατότητα να μετρήσει με εξαιρετική ακρίβεια.

Για να εξηγήσουν τη διαδικασία με πιο απτούς όρους, οι επιστήμονες του Goddard Space Flight Center της NASA συγκρίνουν τον μηχανισμό με τη λειτουργία των σύγχρονων ραδιοφωνικών εκπομπών. Στις τηλεπικοινωνίες, η ενέργεια μιας κύριας συχνότητας φέροντος κύματος κατανέμεται εν μέρει για τον σχηματισμό πλευρικών ζωνών σε παρακείμενες υψηλότερες και χαμηλότερες συχνότητες, οι οποίες μεταφέρουν την ουσιαστική πληροφορία όπως η φωνή ή η μουσική. Στο πλαίσιο των βαρυτικών κυμάτων, οι πλευρικές ζώνες μεταφέρουν την αδιαμφισβήτητη πληροφορία για την παρουσία ενός πλανήτη. Η ανάλυση αυτών των δευτερευόντων σημάτων αποκαλύπτει τα χαρακτηριστικά της τροχιάς του και έμμεσα το μέγεθός του, χωρίς να απαιτείται η παραμικρή εκπομπή φωτός από το ίδιο το πλανητικό σώμα.

Μέσω εκτεταμένων προσομοιώσεων, οι ερευνητές απέδειξαν ότι για ένα δοκιμαστικό σύστημα που απέχει 500 έτη φωτός, το LISA θα μπορούσε να ανιχνεύσει έναν εξωπλανήτη μικρότερο από τον Δία εφόσον συντρέχουν οι ιδανικές συνθήκες παρατήρησης. Για ουράνια σώματα με μάζα ίση ή μεγαλύτερη από αυτή του Δία, η εμβέλεια της ανίχνευσης αυξάνεται εκθετικά, αγγίζοντας τα χιλιάδες έτη φωτός. Η εξέλιξη θεωρείται υψίστης σημασίας για την αστρονομία, διότι επιτρέπει την απογραφή μεγάλων πλανητών σε περιοχές του γαλαξία όπου η πυκνή κοσμική σκόνη εμποδίζει την οπτική παρατήρηση ή όπου η λάμψη των άστρων επισκιάζει πλήρως την αμυδρή αντανάκλαση των πλανητών τους.

Η διαχείριση και η ανάλυση του τεράστιου όγκου δεδομένων που θα παράγει το LISA αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες επιστημονικές προκλήσεις της δεκαετίας. Το Διάστημα κατακλύζεται από ένα συνεχές υπόβαθρο βαρυτικών σημάτων από εκατομμύρια πηγές, δημιουργώντας έναν θόρυβο που απαιτεί πολύπλοκους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης για να αποκρυπτογραφηθεί. Η αναγνώριση των ασθενών πλευρικών ζωνών που υποδεικνύουν την ύπαρξη ενός πλανήτη ανάμεσα στα κυρίαρχα κύματα των λευκών νάνων και των υπερμεγέθων μελανών οπών, προϋποθέτει υπολογιστική ισχύ και μαθηματικά μοντέλα που η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα αναπτύσσει αυτή τη στιγμή.

Πηγή – Techgear

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

BUY & SELL IN CYPRUSwww.buyme.cy

ΔΙΑΦΗΜΙΣΤΕ ΤΙΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ Ή
ΤΗΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗ ΣΑΣ ΚΟΝΤΑ ΜΑΣΕΛΚΥΣΤΙΚΑ ΠΑΚΕΤΑ ΓΙΑ 3 - 6 - 12 ΜΗΝΕΣinfo@aftoforo.com | www.aftoforo.com