Primer exoplaneta descubierto en otra galaxia

Primer exoplaneta descubierto en otra galaxia

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  • El telescopio espacial de rayos X Chandra ha encontrado el primer exoplaneta potencial en otra galaxia. El planeta orbita en un sistema estelar binario en una galaxia a 23 millones de años luz de distancia y fue descubierto por el eclipse de su estrella, una fuente de rayos X compacta y ultrapotente.

Un nuevo método de búsqueda de exoplanetas, que también es adecuado para el estudio de otras galaxias, consiste en registrar una disminución del brillo de las potentes fuentes de rayos X (estrellas degeneradas), provocada por el tránsito del planeta. Así, fue posible detectar el objeto M51-ULS-1b en la galaxia espiral M51 (la galaxia “Remolino” en la constelación de Dog Hounds), que puede ser un gigante gaseoso o una enana marrón en la binaria de rayos X sistema. Un artículo de astrónomos del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica sobre este posible descubrimiento apareció en septiembre de 2020 y todavía está disponible como preimpresión en arXiv.org; probablemente se publique más adelante en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (MNRAS).

La Galaxia Whirlpool, o M51, es una galaxia espiral a 23 millones de años luz de distancia. Se distingue a través de binoculares (magnitud estelar aparente alrededor de + 8ᵐ), y es fácil de encontrar en el cielo del norte cerca de la estrella extrema del cubo Big Dipper, aunque formalmente el sitio pertenece a la constelación vecina de Hounds.

Es uno de los primeros objetos extragalácticos fotografiados a mediados del siglo XIX. La galaxia tiene una compañera: la vecina galaxia enana NGC 5195, que come gradualmente, por lo que un par de galaxias se ve espectacular en las imágenes. Se supone que la pintura de Van Gogh «La noche estrellada» representa este mismo objeto, que entonces era bien conocido por publicar bocetos astronómicos en revistas.

La nebulosa Maelstrom (posiblemente) en una pintura de Van Gogh (1889).

Los planetas extragalácticos son objetos en sistemas estelares o planetas solitarios fuera de nuestra galaxia. La mayoría de los cerca de 6.000 exoplanetas descubiertos hoy orbitan alrededor de estrellas a distancias de hasta cientos de años luz, es decir, pertenecen al entorno galáctico más cercano. 

Las estrellas más distantes, incluso dentro de la Galaxia, están más allá del alcance de estudiar sus sistemas planetarios. Además, esto se aplica a objetos en otras galaxias a distancias de millones de años luz (por ejemplo, la distancia al centro de nuestra galaxia es de 25 mil años luz, y la galaxia gigante más cercana, Andrómeda, se encuentra a una distancia de 2,5 millones de años luz. ). Sin embargo, se conocen varios planetas candidatos extragalácticos. 

Todos fueron descubiertos por el método de microlente gravitacional (distorsión de la trayectoria de los rayos de luz de una fuente de luz distante en el campo gravitacional de una estrella y su sistema planetario). 

Este es un método indirecto y, a distancias extragalácticas, prácticamente no hay posibilidad de confirmar de forma independiente el descubrimiento de un exoplaneta por otros medios. El objeto M51-ULS-1b se convirtió en el primer planeta extragaláctico, que fue descubierto por el método de tránsito, estándar para el estudio de exoplanetas «cercanos»: observaciones de «eclipses» periódicos por parte del planeta de su estrella en el proceso de movimiento en órbita. . 

El método de tránsito es uno de los dos métodos populares para explorar exoplanetas cercanos, junto con el método de velocidad radial. Actualmente, el telescopio espacial TESS está en órbita, cuya tarea principal es monitorear varios miles de las estrellas más cercanas en toda la esfera celeste y buscar sus planetas de esta manera (para más detalles sobre este proyecto de la NASA, hay un artículo en nuestro sitio web). 

Un problema similar fue resuelto previamente por el telescopio espacial Kepler, que ya ha completado su trabajo. La principal diferencia entre los dos proyectos es que TESS monitorea casi todo el cielo sector por sector, explorando estrellas a distancias de hasta 100-200 años luz, mientras que Kepler se centró en un área pequeña, pero capturó estrellas a distancias de hasta 3 mil años luz (también hay una nota en el sitio). 

Pero las distancias extragalácticas son órdenes de magnitud mayores, y aún no es posible realizar observaciones precisas del brillo de estrellas ordinarias, incluso en galaxias vecinas. 

Por lo tanto, solo los objetos superbrillantes son adecuados para la investigación en otras galaxias (no necesariamente estrellas que son brillantes en el rango óptico). Hasta ahora, se trata de fuentes de rayos X, que suelen ser sistemas binarios, donde un objeto compacto (agujero negro o estrella de neutrones) absorbe activamente la materia de la estrella compañera.

Imagen de rayos X de la galaxia M51 por el telescopio Chandra y la posición de la fuente de rayos X M 51-ULS en el borde del cúmulo de estrellas jóvenes en una imagen detallada del Hubble. Di Stefano y col. (2020).

Puede haber hasta varios cientos de objetos de este tipo en las galaxias. En la imagen de Chandra de arriba de M51 (izquierda), aparecen como puntos brillantes. Si el sistema contiene un exoplaneta grande, entonces puede causar una caída total o parcial a corto plazo en el brillo de la fuente en el rango de rayos X, similar al tránsito óptico que los telescopios pueden rastrear.

 Los primeros exoplanetas descubiertos a mediados de la década de 1990 en nuestra galaxia también se encontraron cerca de objetos tan exóticos. Posteriormente, cuando el número de exoplanetas comenzó a medirse en miles, el interés por razones obvias se desplazó hacia los planetas en sistemas estelares similares al Sol (o incluso mejor, en sus «zonas de habitabilidad potencial» y preferiblemente más cerca, por ejemplo, cerca de Próxima Centauri).

Un grupo del  Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica  buscó eventos de tránsito entre 2.624 curvas de luz archivadas para más de doscientas fuentes de rayos X en las galaxias espirales  M51  ,  M101  y   M104,  según el   telescopio en órbita Chandra . 

Otros dos objetos aquí también son familiares para los astrolamistas: estas son las galaxias fotogénicas  “Molinillo”  en la Osa Mayor (M101) y  “Sombrero” en Virgo (M104), bien orientadas para las observaciones en relación con nosotros. Uno de los casos encontrados concuerda bien con la curva de luz en el modelo de tránsito único. Pertenece a la fuente de rayos X designada M51-ULS-1, un joven sistema binario masivo más cercano a las afueras de la galaxia M51. 

El objeto que provocó que la fuente se oscureciera por completo durante 20-30 minutos podría teóricamente pertenecer a varias clases, incluidos planetas rocosos o gaseosos, así como estrellas: enanas blancas o estrellas de clase M (las estrellas ordinarias son enanas rojas). 

Las propiedades de la curva de luz, según los autores, excluyen la naturaleza «estelar» de este objeto, que recibió la designación «exoplanetaria»  M51-ULS-1b … Se supone que es un poco más pequeño que Saturno y puede ser un gigante gaseoso o un objeto subestelar: una enana marrón. Se mueve en una órbita de un gran radio (según las estimaciones, decenas de unidades astronómicas) y en un momento sobrevivió a una explosión de supernova en este sistema binario, lo que llevó a la formación de un objeto compacto de rayos X. 

Los autores del trabajo sugieren que el método se puede utilizar para buscar exoplanetas tanto en otras galaxias como en la Vía Láctea, y su precisión aumentará con la calidad de los datos de los telescopios en órbita.

Whirlpool Galaxy M51 y compañero de Hubble
Galaxias M51 (“Remolino”) y NGC 5195 – imagen del telescopio Hubble. NASA / ESA / STScI.
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