นักวิทยาศาสตร์ NASA ชี้ยาน LISA อาจใช้คลื่นความโน้มถ่วงตรวจเจอดาวเคราะห์นอกระบบกลุ่มใหม่

LISA หรือ Laser Interferometer Space Antenna คือหอสังเกตการณ์ที่กำลังพัฒนาอยู่ มีหน้าที่จับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเป็นริ้วคลื่นเล็กๆ ในอวกาศ-เวลาที่เกิดจากวัตถุมวลมากโคจรรอบกัน งานวิจัยสองชิ้นที่นำโดย Casey McGrath นักวิจัยจาก University of Maryland, Baltimore County และ NASA Goddard ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal เมื่อวันอังคาร ชี้ว่า LISA อาจเผยดาวเคราะห์นอกระบบกลุ่มใหม่ที่ไม่ซ้ำกับที่เคยเจอทั่วกาแล็กซี

แหล่งสัญญาณที่พบบ่อยที่สุดของ LISA คือระบบดาวแคระขาวคู่ที่โคจรใกล้กันมาก ถ้ามีดาวเคราะห์โคจรอยู่ในระบบนั้นด้วย การมีอยู่ของมันจะฝังตัวอยู่ในสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงในแบบที่เราถอดรหัสออกมาได้

McGrath อธิบายว่าคำพูดนี้คือหัวใจของวิธีการตรวจจับ แนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์ชาวญี่ปุ่น Naoki Seto ในปี 2008 และคล้ายกับเทคนิค radial velocity ที่ใช้แสงหาดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง เพียงแต่ครั้งนี้ใช้กับคลื่นความโน้มถ่วงแทน แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์จะทำให้คู่ดาวแคระขาวมีการสะท้อนตัวเล็กๆ จนสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงเกิดการมอดูเลตแบบ Doppler และปรากฏเป็นสัญญาณข้างเคียงหรือ sideband

งานวิจัยชิ้นที่สองเสนอวิธียืนยันดาวเคราะห์ที่ LISA เจอ โดยใช้ James Webb Space Telescope จับรังสีอินฟราเรดส่วนเกินที่ดาวเคราะห์ปล่อยออกมานอกเหนือจากดาวแคระขาวทั้งสอง Webb ตรวจความแตกต่างนี้ได้ไกลถึงอย่างน้อย 500 ปีแสง ในกรณีทดสอบที่ระยะนี้ Webb ตรวจเจอดาวเคราะห์มวลประมาณ 5 เท่าของดาวพฤหัสได้ ส่วน LISA ในสภาวะที่เหมาะสมที่สุดอาจเจอดาวเคราะห์ที่เล็กกว่าดาวพฤหัสได้เลย

นักดาราศาสตร์ประเมินว่าทางช้างเผือกมีระบบดาวแคระขาวคู่ที่คาบโคจรน้อยกว่า 1 ชั่วโมงอยู่ราว 10 ล้านระบบ ซึ่งปล่อยคลื่นในช่วงที่ LISA ตรวจจับได้ คาดว่า LISA จะแยกระบบเดี่ยวได้ประมาณ 10,000 ระบบ และระบบคู่ผสมที่มีดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ อีกราว 100 ระบบ

LISA นำโดย ESA โดยมี NASA เป็นหุ้นส่วนร่วมมือ มีกำหนดปล่อยช่วงกลางทศวรรษ 2030 ตัวยานประกอบด้วยยานอวกาศ 3 ลำ บินเรียงเป็นรูปสามเหลี่ยมกว้างด้านละ 1.6 ล้านไมล์ หรือ 2.5 ล้านกิโลเมตร ใช้เลเซอร์อินฟราเรดวัดการเปลี่ยนแปลงระยะที่เล็กกว่าความกว้างของอะตอมฮีเลียม เพื่อจับสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านมา