引力波|星系外行星？引力波可以帮助我们找到它们白矮星|重力|银河系|天基

一项新的研究发现，科学家可能有一天会利用空间和时间的波动（称为引力波）在银河系外发现外星行星。在过去的三十年中，科学家们已经确认了地球太阳系之外存在近4,200个世界。天文学家使用分析来自世界本身或其恒星的光的方法检测到了这些系外行星。
因此，由于涉及的距离太远以及尘埃云和其他障碍物的干扰，这些策略在很大程度上限制了我们银河系中的行星的探测，因为从银河外世界发现光信号的机会很小。后来发现有人发现了一颗名为“ HIp 13044b ”的银河系外行星，但后来被证实是哑巴，还有待确认。 2018年，天文学家确实在银河系之外发现了流氓行星的证据，但这只是间接估计。

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艺术家描绘的两颗白矮星彼此环绕并散发出引力波。图片：NASA / Tod Strohmayer（GSFC）/ Dana Berry（钱德拉X射线天文台））

现在，研究人员建议，最早的银河系外行星可能不是通过光信号而是通过引力波信号被发现的。阿尔伯特爱因斯坦（Albert Einstein）于1916年首次预测了引力波的存在。根据他的广义相对论，引力来自质量扭曲空间和时间的方式。当两个或多个物体在引力场中移动时，它们会产生引力波，它们以光速传播，并沿时空拉伸并压缩时空。
重要的是，阻挡很远距离的光线到达地球的障碍通常不会阻碍重力波。但是引力波极其微弱，因此很难检测到。甚至爱因斯坦也不确定它们是否确实存在或将被证实。经过数十年的努力，科学家在2015年利用激光干涉仪重力波天文台（LIGO）发现了引力波的第一个直接证据。 LIGO使用一对探测器（一个在华盛顿州汉福德，另一个在路易斯安那州利文斯顿）来检测引力波在物质中波动时引起的畸变。

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利用激光束，科学家可以检测到由于引力波通过而引起的物理变形。图片：信息图表艺术家Karl Tate）

每个探测器的形状像一个巨大的L形，腿长约2.5英里（4公里）。每个检测器的支脚通常具有相同的长度，因此激光束沿每个检测器向下传播所需的时间相同。但是，如果重力波穿过地球，则一个检测器支脚会拉伸，而另一条检测器支脚会收缩，从而在信号持续时间内切换，其质量约为质子直径的千分之一。在这些情况下，原子钟可以检测到激光束沿探测器腿向下滑动所需的时间差。
因为LIGO的探测器相距约1,900英里（3,000公里），所以重力波从一个探测器到达另一个探测器可能要花费10毫秒。科学家可以利用到达时间的这种差异来推断出引力波的来源。随着越来越多的重力波探测器在不同的地点开发，例如意大利比萨附近的先进的处女座探测器于2017年投入使用，研究人员将能够更好地确定重力波的来源。

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目前和计划中的地面重力波天文台都对大约60英里（100公里）的波长敏感。中子星和黑洞的质量高达太阳的几十倍，产生了这种信号的味道。但是，科学家一直梦想着天基重力波天文台，其探测器之间的距离很远，可以探测更长的波长。这些信号类型可追溯到包括超大质量黑洞在内的各种来源。
欧洲航天局的激光干涉仪太空天线（LISA）任务正在开发中，这是一个正在开发的天基重力波天文台。该任务计划于2034年发射。 LISA将由三颗绕地球轨道运行的卫星组成。每颗卫星内部都有一个立方体，它将自由地落在太空中，追踪一条只受到引力波干扰的路径。这个卫星群将仔细监视每个立方体的位置，以寻找时空波纹的迹象。