Aż do teraz, astronomowie znaleźli wszystkie inne znane egzoplanety i kandydatki na planety pozasłoneczne w Drodze Mlecznej, prawie wszystkie w odległości mniejszej niż 3000 lat świetlnych od Ziemi.
Po raz pierwszy wykryto ślady planety przechodzącej przed tarczą gwiazdy poza naszą Galaktyką. Ten intrygujący wynik, uzyskany za pomocą rentgenowskiego obserwatorium Chandra, otwiera nowe okno do poszukiwania egzoplanet w większych niż kiedykolwiek odległościach.
Egzoplanety definiuje się jako planety znajdujące się poza naszym Układem Słonecznym. Do tej pory astronomowie znaleźli wszystkie inne znane egzoplanety i kandydatki na nie w Drodze Mlecznej, prawie wszystkie w odległości mniejszej niż około 3000 lat świetlnych od Ziemi. Egzoplaneta w M51 znajdowałaby się w odległości około 28 mln lat świetlnych, co oznacza, że byłaby tysiące razy dalej niż te w Drodze Mlecznej.
Nowe wyniki bazują na tranzytach, czyli zdarzeniach, w których przejście planety przed tarczą gwiazdy blokuje część jej światła i wytwarza charakterystyczny spadek jasności. Astronomowie używający zarówno naziemnych, jak i kosmicznych teleskopów – takich jak te z misji Kepler i TESS – poszukiwali spadków jasności w świetle optycznym, czyli promieniowaniu elektromagnetycznym, które człowiek jest w stanie dostrzec, co pozwoliło na odkrycie tysięcy egzoplanet.
Rosanne Di Stefano z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) w Cambridge, Massachusetts, główna autorka pracy, oraz jej współpracownicy zamiast tego szukali spadków jasności promieniowania rentgenowskiego układów podwójnych. Te świecące układy zazwyczaj zawierają gwiazdę neutronową lub czarną dziurę wciągającą gaz z blisko orbitującej gwiazdy towarzyszącej. Materia w pobliżu gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury ulega przegrzaniu i świeci w promieniach X.
Ponieważ region wytwarzający jasne promieniowanie rentgenowskie jest niewielki, planeta przechodząca przed nim może zablokować większość lub całość tego promieniowania, dzięki czemu tranzyt będzie łatwiejszy do zauważenia, ponieważ promieniowanie to może zniknąć całkowicie. Może to pozwolić na wykrycie egzoplanet w znacznie większych odległościach niż obecne badania tranzytów egzoplanet w świetle optycznym, które muszą być w stanie wykrywać maleńkie spadki światła, ponieważ planeta blokuje tylko niewielki ułamek gwiazdy.
Zespół użył tej metody do wykrycia kandydata na egzoplanetę w układzie podwójnym nazwanym M51-ULS-1. Układ ten składa się z czarnej dziury albo gwiazdy neutronowej i gwiazdy towarzyszącej o masie około 20 razy większej od Słońca. Tranzyt rentgenowski, który odkryto dzięki danym z Chandra, trwał około 3 godzin, podczas których emisja promieniowania X spadła do zera. Na podstawie tych i innych informacji naukowcy szacują, że kandydatka na egzoplanetę M51-ULS-1 była mniej więcej wielkości Saturna i krążyła wokół gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury w odległości około dwa razy większej niż Saturn od Słońca.
Chociaż jest to bardzo interesujące badanie, potrzeba więcej danych, aby zweryfikować interpretację jako pozagalaktyczną egzoplanetę. Jednym z wyzwań jest fakt, że duża orbita kandydata na planetę oznacza, że nie przejdzie ona przed tarczą gwiazdy ponownie przez około 70 lat, udaremniając wszelkie próby potwierdzenia obserwacji przez dziesięciolecia.
Czy spadek jasności mógł być spowodowany obłokiem gazu i pyłu przechodzącym przed źródłem promieniowania X? Naukowcy uważają, że jest to mało prawdopodobne, ponieważ charakterystyka zdarzenia zaobserwowanego w M51-ULS-1 nie jest zgodna z przejściem takiego obłoku. Jednak model kandydata na planetę jest zgodny z danymi.
Jeżeli planeta istnieje w tym układzie, prawdopodobnie miała burzliwą historię i gwałtowną przeszłość. Musiałaby przetrwać eksplozję supernowej, która stworzyła gwiazdę neutronową lub czarną dziurę. Przyszłość również może być niebezpieczna. W pewnym momencie gwiazda towarzysząca może również eksplodować jako supernowa i ponownie omieść planetę bardzo wysokim poziomem promieniowania.
Di Stefano i jej współpracownicy szukali tranzytów rentgenowskich w trzech galaktykach, używając zarówno teleskopu Chandra, jak i satelity XMM-Newton. Ich poszukiwania objęły 55 układów w M51, 64 w M101 (Galaktyka Wiatraczek) oraz 119 układów w M104 (Galaktyka Sombrero), w wyniku czego uzyskali pojedynczego kandydata na egzoplanetę opisywanego tutaj.
Autorzy pracy przeszukują archiwa zarówno Chandra jak i XMM-Newton w poszukiwaniu kandydatów na egzoplanety w innych galaktykach. Znaczące zestawy danych Chandra są dostępne dla co najmniej 20 galaktyk, w tym takich jak M31 i M33, które są znacznie bliżej niż M51, co pozwala na wykrycie krótszych tranzytów. Innym interesującym kierunkiem badań jest poszukiwanie tranzytów rentgenowskich w Drodze Mlecznej w celu odkrycia nowych pobliskich planet w nietypowych środowiskach.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Astronomers May Have Discovered the First Planet Outside of Our Galaxy
- A possible planet candidate in an external galaxy detected through X-ray transit
Źródło: CfA
Na ilustracji: Złożony obraz M51 w promieniach X i świetle widzialnym, na którym jest zaznaczone pole oznaczające położenie potencjalnego kandydata na planetę. Źródło: RTG: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano i inni, optyczne: NASA/ESA/STScI/Grendler
