Астрономы могли открыть первую планету за пределами нашей галактики

Возможный кандидат в экзопланеты находится в спиральной галактике Мессье 51 (M51), которую также называют галактикой Водоворот из-за ее характерного профиля.

Экзопланеты определяются как планеты за пределами Солнечной системы. До сих пор астрономы находили другие известные экзопланеты и кандидатов в экзопланеты в галактике Млечный Путь, почти все они находятся на расстоянии менее 3000 световых лет от Земли. Экзопланета в M51 находится на расстоянии около 28 миллионов световых лет, то есть она в тысячи раз дальше, чем те, что находятся в Млечном Пути.

«Мы пытаемся открыть совершенно новую арену для поиска других миров путем поиска планет-кандидатов в рентгеновских лучах, и эта стратегия позволяет обнаружить их в других галактиках», - сказала Розанна Ди Стефано из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского университета (CfA) в Кембридже, руководившая исследованием, опубликованым в журнале Nature Astronomy.

Новый результат основан на транзитах - событиях, при которых прохождение планеты перед звездой блокирует часть света звезды и вызывает характерное падение. Астрономы, использующие как наземные, так и космические телескопы, такие как телескопы НАСА Kepler и TESS, в поиске провалов в оптическом свете, электромагнитном излучении, которое люди могут видеть, что позволило открыть тысячи планет.

Вместо этого Ди Стефано с коллегами искали провалы в яркости рентгеновских лучей, полученных от ярких рентгеновских двойных звезд. Эти светящиеся системы обычно содержат нейтронную звезду или черную дыру, втягивающую газ из близко вращающейся звезды-компаньона. Материал вблизи нейтронной звезды или черной дыры перегревается и светится в рентгеновских лучах.

Поскольку область, излучающая яркие рентгеновские лучи, мала, планета, проходящая перед ней, может блокировать большую часть или все рентгеновские лучи, что облегчает обнаружение прохождения, поскольку рентгеновские лучи могут полностью исчезнуть. Это позволяет обнаруживать экзопланеты на гораздо больших расстояниях, чем текущие исследования прохождения оптического света, которые должны иметь возможность обнаруживать крошечные уменьшения света, потому что планета блокирует только крошечную часть звезды.

Команда использовала этот метод для обнаружения кандидата в экзопланеты в двойной системе M51-ULS-1, расположенной в M51. Эта двойная система содержит черную дыру или нейтронную звезду, вращающуюся вокруг звезды-компаньона, масса которой примерно в 20 раз больше массы Солнца. Прохождение рентгеновского излучения, которое они обнаружили с использованием данных Chandra, длилось около трех часов, в течение которых рентгеновское излучение уменьшилось до нуля. Основываясь на этой и другой информации, исследователи оценивают, что кандидат в экзопланеты в M51-ULS-1 будет примерно размером с Сатурн и вращаться вокруг нейтронной звезды или черной дыры примерно на расстоянии в 2 раза большем, чем Сатурн от Солнца.

Хотя это интересное исследование, потребуются дополнительные данные, чтобы проверить результат как внегалактическую экзопланету. Одна из проблем заключается в том, что большая орбита планеты-кандидата означает, что она больше не будет пересекаться перед двойным партнером в течение примерно 70 лет, что препятствует любым попыткам подтвердить наблюдение в течение десятилетий.

«К сожалению, чтобы подтвердить, что мы видим планету, нам придется ждать десятилетия, чтобы увидеть еще один транзит», - сказала соавтор Ниа Имара из Калифорнийского университета в Санта-Круз. «И из-за неопределенности относительно того, сколько времени потребуется на орбиту, мы не будем точно знать, когда искать».

Может ли затемнение быть вызвано облаком газа и пыли, проходящим перед источником рентгеновского излучения? Исследователи считают это маловероятным объяснением, поскольку характеристики события, наблюдаемого в M51-ULS-1, не соответствуют прохождению облака. Но модель кандидата на планету согласуется с данными.

«Мы знаем, что делаем захватывающее и смелое заявление, поэтому ожидаем, что другие астрономы очень внимательно изучат его», - сказала соавтор Джулия Берндтссон из Принстонского университета в Нью-Джерси. «Мы думаем, что у нас есть веские аргументы, и именно так работает наука».

Если в этой системе существует планета, вероятно, у нее была бурная история и жестокое прошлое. Экзопланета в системе должна была пережить взрыв сверхновой, в результате которого образовалась нейтронная звезда или черная дыра. Будущее тоже может быть опасным. В какой-то момент звезда-компаньон также может взорваться как сверхновая и снова одарить планету чрезвычайно высоким уровнем радиации.

Ди Стефано и ее коллеги искали рентгеновские транзиты в трех галактиках за пределами галактики Млечный Путь, используя как Chandra, так и XMM-Newton Европейского космического агентства. Их поиск охватил 55 систем в M51, 64 системы в Мессье 101 (галактика "Вертушка") и 119 систем в Мессье 104 (галактика "Сомбреро"), в результате чего был найден единственный кандидат в экзопланеты.