A humanidade está passando por uma revolução na astronomia. Até recentemente, dependemos do espectro eletromagnético (ou seja, da luz) para fazer descobertas desde o quintal de nosso sistema solar até os confins do cosmos usando telescópios. Agora, com a primeira detecção histórica de ondas gravitacionais em 14 de setembro, 2015, todo um novo universo nos espera, aquele em que podemos analisar as ondulações do espaço-tempo que nos atingem a partir de colisões de buracos negros e, possivelmente, mundos alienígenas enquanto orbitam suas estrelas distantes.

Em um estudo publicado em 8 de julho, 2019, na Astronomia da Natureza, um grupo de pesquisadores explorou a última possibilidade de revelar planetas extrasolares, ou exoplanetas, que de outra forma permaneceria invisível para as técnicas astronômicas tradicionais.

"Nós propomos um método que usa ondas gravitacionais para encontrar exoplanetas que orbitam estrelas anãs brancas binárias, "Nicola Tamanini, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein / AEI) em Potsdam, Alemanha, disse em um comunicado.

Até aqui, as ondas gravitacionais geradas por colisões massivas no cosmos profundo foram detectadas por dois observatórios, o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser (LIGO), dos EUA, que usa dois detectores em Washington e Louisiana, e o interferômetro de Virgem perto de Pisa, Itália. Ambos os projetos usam edifícios em forma de L que abrigam interferômetros a laser avançados que podem detectar as flutuações mínimas na distância conforme as ondas gravitacionais se espalham Através dos 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 Virgem trabalham em conjunto para fazer detecções regulares de buracos negros e colisões de 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, quando 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, compreender os mecanismos físicos por trás das explosões curtas de raios gama, confirmar que as estrelas de nêutrons em colisão são as culpadas, e fornecem uma visão íntima dos processos nucleares 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 guarda? Nós vamos, por que não lançar um observatório de ondas gravitacionais no espaço! Conforme discutido no estudo da Nature Astronomy, o planejado Laser Interferometer Space Antenna (LISA) fará exatamente isso e sua extrema sensibilidade nos dará uma nova visão de 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 ou mais massas terrestres) que não podem ser vistos usando as técnicas atuais de detecção de exoplanetas. Teoricamente, LISA será sensível a ondas gravitacionais provenientes de binários anãs brancas em toda a nossa galáxia.

"LISA medirá ondas gravitacionais de milhares de binários anãs brancas, "disse Tamanini." Quando um planeta está orbitando um par de anãs brancas, o padrão de onda gravitacional observado será diferente em comparação com o de um binário sem planeta. Esta mudança característica nas formas de onda gravitacionais nos permitirá descobrir exoplanetas. "

Anãs brancas são os corpos 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 se transforme em uma gigante vermelha inchada. Após a fase de gigante vermelha, a estrela vai derramar suas camadas de plasma quente, criando uma chamada nebulosa planetária, deixando um minúsculo objeto girando 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 o final, fase morta da vida do nosso sol, mas também podem ser objetos de valor inestimável em nossa busca para encontrar novos mundos muito além do sistema solar.

Se, por exemplo, duas anãs brancas orbitam uma a outra como um sistema binário, as perturbações gravitacionais que eles criam agem como o brinquedo de uma criança girando em uma piscina - ondulações no espaço-tempo se propagam em todas as direções, levando energia para longe das estrelas em órbita à velocidade da luz. Os detectores de ondas gravitacionais atuais podem medir apenas os choques cósmicos mais poderosos, mas com LISA, esses eventos mais sutis que produzem um sinal de onda gravitacional mais fraco estarão ao nosso alcance.

Mundos alienígenas ocultos

Atualmente, 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 o telescópio espacial Kepler da NASA (e outros) usam para detectar uma leve queda no brilho das estrelas quando um mundo orbita em frente.

Apesar de ter mais de 4 anos, 000 exoplanetas foram descobertos principalmente usando esses dois métodos, alguns exoplanetas permanecem escondidos e, no caso de anãs brancas binárias, sabemos pouco sobre se eles posso exoplanetas hospedeiros. Mas, se LISA pode medir as ondulações de espaço-tempo que emanam desses sistemas, também pode detectar o leve puxão de exoplanetas enquanto orbitam, de uma maneira semelhante que o método de velocidade radial mede o deslocamento Doppler de ondas eletromagnéticas, usando apenas ondas gravitacionais.

LISA é um projeto liderado pela Agência Espacial Europeia e está atualmente programado para lançamento em 2034. Composto por três espaçonaves voando em formação, eles enviarão lasers ultraprecisos uns aos outros para criar um vasto interferômetro triangular equilátero com cada espaçonave separada por 1,5 milhão de milhas (2,5 milhões de quilômetros). LISA será, portanto, um interferômetro um milhão de vezes maior do que qualquer coisa que temos atualmente, ou nunca terá, na terra.

"O LISA terá como alvo uma população de exoplanetas que ainda não foi completamente testada, "acrescentou Tamanini." De uma perspectiva teórica, nada impede a presença de exoplanetas em torno de anãs brancas binárias compactas. "

Se esses sistemas binários de estrelas anãs brancas também hospedarem exoplanetas, eles nos ajudarão a entender melhor como sistemas estelares como o nosso evoluem e se os planetas podem sobreviver depois que seus sistemas estelares 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 das ondas gravitacionais nos ensinou, futuros observatórios baseados no espaço, como o LISA, podem revelar fenômenos que ocorrem no escuro que nunca pensamos que veríamos.

Cerca de 1, 600 anos-luz de distância da Terra, em um sistema estelar binário conhecido como J0806, duas estrelas anãs brancas densas orbitam uma à outra uma vez a cada 321 segundos. Com base em dados do Chandra X-Ray Observatory, astrônomos acreditam que o período orbital já supercurto das estrelas está se tornando cada vez mais curto, o que acabará por fazer com que as duas estrelas se fundam.