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在已往30年里，科学家已经证实在地球所处的太阳系之外存在着近4200颗行星。探测这些系生手星的要领，一是分析这些行星自己发出的光，二是探测其母恒星发出的光。事实上，这些要领基本上都局限于探测银河系内的行星；思量到涉及的迢遥间隔以及大量的灰尘云和其他停滞物，探测银河系生手星的光信号的时机非常渺茫。

天文学家曾经观测到一颗可能存在于银河系之外的行星，并定名为HIP 13044b。这颗行星的母恒星HIP13044存在于珍珠星流中，而该星流是约莫60到90亿年前被银河系吞并的矮星系形成的。后续的研究表明此前的观测有误，这颗恒星现实上并不拥有行星。其他可能的银河系生手星另有待证实。2018年，天文学家确实发明了银河系外存在“流离行星”的证据，但都只是间接的判断。

在这项新研究中，研究职员提出，未来我们很可能会通过引力波信号，而不是光信号来探测银河系生手星。爱因斯坦在1916年初次预言了引力波的存在。根据他的广义相对论，引力来自于质量扭曲空间和时间的方式。当两个或两个以上的物体在一个引力场内运动时，它们会产生以光速流传的引力波，并在运动历程中拉伸和挤压时空。

要害的是，那些拦阻迢遥光线到达地球的停滞通常不会拦阻引力波。但是，引力波非常微弱，因而极其难以探测；纵然是爱因斯坦也不确定引力波是否真的存在，或是能否被证实。

颠末几十年的积极，科学家在2015年通过激光干预干与引力波天文台（LIGO）发明了引力波存在的第一个直接证据。LIGO使用两个险些完全相同的干预干与仪——一个在华盛顿州的汉福德，另一个在路易斯安那州的利文斯顿——来探测引力波在物质中流传时所引起的扭曲。

这两个干预干与仪的形状都像一个巨大的“L”，干预干与臂的长度约4千米。每个探测器的干预干与臂长度一般是一样的，因此激光束在每个探测器上流传所需的时间也是一样的。然而，当引力波穿过地球时，探测器的一支臂就会舒展，另一支臂则会紧缩；在引力波信号连续的时间内，就会出现小至质子直径的千分之一左右的长度变化。在这种情况下，原子钟可以探测到激光束在探测器干预干与臂上反射所需时间的瞬间差异。

由于LIGO的探测器之间相距约3000千米，引力波从一个探测器穿过到另一个探测器可能需要10毫秒。科学家可以利用激光束到达时间的差异来推断引力波的来源。随着世界各地越来越多的引力波探测器投入使用，研究职员将能更好地确定引力波的来源。好比，意大利比萨四周的先进室女座探测器于2017年上线，拥有比初期室女座干预干与仪探测器10倍以上的灵敏度。

目前及计划中的地基引力波天文台都是对波长在100千米左右的波段敏感；中子星和质量是太阳几十倍的黑洞每每会产生这种信号。然而，天文学家一直空想着在太空建立引力波观测站，这些观测站的探测器间隔更远，可以探测到更长的波长。这些引力波信号可以追溯到一系列的来源，包括超大质量黑洞。

欧洲空间局的激光干预干与仪空间天线（LISA）使命就是一个开发中的天基引力波天文台，计划于2034年发射。LISA将由三个相同的航天器组成，每两个航天器之间的夹角为60度，并接纳与地球相同的日心轨道。每个航天器内部都有一个立方体，可以沿着一条仅受引力波滋扰的路径自由着落。这组航天器将密切监测每个立方体的位置，以探求时空涟漪的迹象。

LISA的每颗卫星相互之间都将有数百万千米的间隔。原则上，LISA将可以或许探测波长约为3000万公里的引力波。天文学家信赖，如许的信号未来自质量为太阳1万到1万万倍的黑洞的归并事件。

天文学家的计算结果还显示，LISA将可以或许探测到来自数万对白矮星的引力波。白矮星是死亡恒星的焦点，温度较低，十分黯淡暗，巨细与地球相当。它们是中等巨细的恒星耗尽燃料并失去外层后遗留下来的。太阳有朝一日也会酿成白矮星，而银河系中90%以上的其他恒星也会云云。

2019年，参与这项新研究的天文学家发明，LISA和其他基于太空的引力波天文台可以观测到围绕银河系中双白矮星运转的巨大系生手星。现在他们确定，LISA也可以探测到银河系外类似的行星体系，特别是在50多个围绕银河系运行的卫星星系内。

研究职员指出，当两颗白矮星的间隔足够近，足以在数千年内归并时，这对白矮星将产生一股险些具有相同频率的连续引力波流。LISA在运行期间（可能长达10年）可以监测这些引力波流的任何微小偏差，其中一些偏差可能就是由围绕这些成对白矮星运行的巨大行星的引力场造成的。

此前，天文学家发明，LISA可以探测到数百颗质量与木星相当或大于木星的系生手星，条件是这些行星与它们围绕的成对白矮星之间的间隔小于10个天文单元（AU）。一个天文单元即地球和太阳之间的平均间隔，约为1.5亿公里。

在这项新研究中，天文学家预计LISA可以在大麦哲伦星云中探测到数百对白矮星。大麦哲伦星云是银河系最近的卫星星系之一。在理论上，如果双白矮星的总质量相当于太阳的一半，其相互的轨道间隔就约为水星和太阳之间间隔的千分之一；研究职员的计算结果显示，颠末4年的探测，LISA可能就会探测到一颗质量为木星13倍的系生手星；而如果探测时间到达10年，LISA肯定会发明如许如许一颗银河系生手星。

该研究的合著者、伦敦大学学院的天体物理学家卡米拉·丹尼尔斯基（Camilla Danielski）说：“通过引力波，我们大概终极能在阔别太阳系的地方观测到这些天体。”

未来的天基引力波天文台，好比中国科学家假想的AMIGO太空使命，其灵敏度为LISA的10倍或更高；可能需要10年的观测时间，才能探测到质量为木星4倍、绕着双白矮星运行的系生手星。

“我们的研究只是对这种新观测要领的第一次研究，”该研究的合著者、德国马普引力物理研究所的天体物理学家尼古拉·塔玛尼尼（Nicola Tamanini）说，“未来的研究将提供更详细的图景。”

围绕这类双白矮星的行星另有许多不确定的问题，好比它们的形成和演化。丹尼尔斯基表示，未来的研究可能探索的，将不仅是在恒星酿成白矮星之前的行星，也将包括在恒星酿成白矮星之后形成的行星。引力波观测可能有助于为解答这些问题提供线索，由于这可以展现这些行星通常具有什么样的质量和轨道。7月14日的《国际现代物理杂志D》（Journal of Modern Physics D）上详细先容了这项新研究的发明。（任天）

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