Chandra ve evidencia de un posible planeta en otra galaxia
Es posible que se hayan detectado por primera vez signos de un planeta en tránsito con una estrella fuera de la Vía Láctea. Este resultado intrigante, utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, abre una nueva ventana para buscar exoplanetas a mayores distancias que nunca. El posible candidato a exoplaneta se encuentra en la galaxia espiral Messier 51 (M51), también llamada Galaxia Whirlpool debido a su perfil distintivo.
 |
| Los astrónomos han encontrado evidencia de un posible planeta candidato en la galaxia M51 ("Remolino"), que representa lo que podría ser el primer planeta detectado fuera de la Vía Láctea. Chandra detectó la atenuación temporal de los rayos X de un sistema donde una estrella masiva está en órbita alrededor de una estrella de neutrones o un agujero negro (que se muestra en la ilustración del artista). Esta atenuación se interpreta como un planeta que pasó frente a una fuente de rayos X alrededor de la estrella de neutrones o el agujero negro. Crédito: NASA / CXC / M. Weiss Rayos X de Chandra e imágenes ópticas del Hubble de M51 Una imagen compuesta de M51 con rayos X de Chandra y luz óptica del Telescopio Espacial Hubble de la NASA contiene una caja que marca la ubicación del posible planeta candidato. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / SAO / R. DiStefano, et al .; Óptica: NASA / ESA / STScI / Grendler |
Los exoplanetas se definen como planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Hasta ahora, los astrónomos han encontrado todos los demás exoplanetas conocidos y candidatos a exoplanetas en la galaxia de la Vía Láctea, casi todos a menos de unos 3.000 años luz de la Tierra. Un exoplaneta en M51 estaría a unos 28 millones de años luz de distancia, lo que significa que estaría miles de veces más lejos que los de la Vía Láctea.
"Estamos tratando de abrir un campo completamente nuevo para encontrar otros mundos mediante la búsqueda de candidatos a planetas en longitudes de onda de rayos X, una estrategia que hace posible descubrirlos en otras galaxias", dijo Rosanne Di Stefano del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) en Cambridge, Massachusetts, quien dirigió el estudio, que se publicó hoy en Nature Astronomy.
Este nuevo resultado se basa en tránsitos, eventos en los que el paso de un planeta frente a una estrella bloquea parte de la luz de la estrella y produce una caída característica. Los astrónomos que utilizan telescopios terrestres y espaciales, como los de las misiones Kepler y TESS de la NASA, han buscado caídas en la luz óptica, la radiación electromagnética que los humanos pueden ver, lo que permite el descubrimiento de miles de planetas.
Di Stefano y sus colegas, en cambio, han buscado caídas en el brillo de los rayos X recibidos de binarios brillantes de rayos X. Estos sistemas luminosos suelen contener una estrella de neutrones o un agujero negro que extrae gas de una estrella compañera que orbita de cerca. El material cercano a la estrella de neutrones o al agujero negro se sobrecalienta y brilla en rayos X.
Debido a que la región que produce rayos X brillantes es pequeña, un planeta que pase frente a ella podría bloquear la mayoría o la totalidad de los rayos X, haciendo que el tránsito sea más fácil de detectar porque los rayos X pueden desaparecer por completo. Esto podría permitir la detección de exoplanetas a distancias mucho mayores que los estudios de tránsito de luz óptica actuales, que deben poder detectar pequeñas disminuciones de luz porque el planeta solo bloquea una pequeña fracción de la estrella.
 |
| Posible órbita del planeta en el sistema binario estelar agujero negro-estrella de neutrones. Crédito de la ilustración: NASA / CXC / M. Weiss |
El equipo utilizó este método para detectar el candidato a exoplaneta en un sistema binario llamado M51-ULS-1, ubicado en M51. Este sistema binario contiene un agujero negro o una estrella de neutrones que orbita una estrella compañera con una masa aproximadamente 20 veces mayor que la del Sol. El tránsito de rayos X que encontraron usando los datos de Chandra duró aproximadamente tres horas, durante las cuales la emisión de rayos X disminuyó a cero. Con base en esta y otra información, los investigadores estiman que el exoplaneta candidato en M51-ULS-1 sería aproximadamente del tamaño de Saturno y orbitaría la estrella de neutrones o el agujero negro a aproximadamente el doble de la distancia de Saturno al Sol.
Si bien este es un estudio tentador, se necesitarían más datos para verificar la interpretación como un exoplaneta extragaláctico. Un desafío es que la gran órbita del planeta candidato significa que no volvería a cruzar frente a su socio binario durante unos 70 años, frustrando cualquier intento de una observación confirmatoria durante décadas.
"Desafortunadamente, para confirmar que estamos viendo un planeta, probablemente tendríamos que esperar décadas para ver otro tránsito", dijo la coautora Nia Imara de la Universidad de California en Santa Cruz. "Y debido a las incertidumbres sobre cuánto tiempo se tarda en orbitar, no sabríamos exactamente cuándo mirar".
¿Es posible que la atenuación se deba a una nube de gas y polvo que pasa frente a la fuente de rayos X? Los investigadores consideran que esta es una explicación poco probable, ya que las características del evento observado en M51-ULS-1 no son consistentes con el paso de dicha nube. Sin embargo, el modelo de un candidato a planeta es coherente con los datos.
"Sabemos que estamos haciendo una afirmación emocionante y audaz, por lo que esperamos que otros astrónomos la examinen con mucho cuidado", dijo la coautora Julia Berndtsson de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. "Creemos que tenemos un argumento sólido, y este proceso es cómo funciona la ciencia".
Si existe un planeta en este sistema, es probable que haya tenido una historia tumultuosa y un pasado violento. Un exoplaneta del sistema habría tenido que sobrevivir a una explosión de supernova que creó la estrella de neutrones o el agujero negro. El futuro también puede ser peligroso. En algún momento, la estrella compañera también podría explotar como una supernova y hacer estallar el planeta una vez más con niveles extremadamente altos de radiación.
Di Stefano y sus colegas buscaron tránsitos de rayos X en tres galaxias más allá de la Vía Láctea, utilizando tanto Chandra como el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. Su búsqueda cubrió 55 sistemas en M51, 64 sistemas en Messier 101 (la galaxia "Pinwheel") y 119 sistemas en Messier 104 (la galaxia "Sombrero"), dando como resultado el único candidato a exoplaneta descrito aquí.
Los autores buscarán en los archivos de Chandra y XMM-Newton más candidatos a exoplanetas en otras galaxias. Se encuentran disponibles importantes conjuntos de datos de Chandra para al menos 20 galaxias, incluidas algunas como M31 y M33 que están mucho más cerca que M51, lo que permite detectar tránsitos más cortos. Otra interesante línea de investigación es la búsqueda de tránsitos de rayos X en fuentes de rayos X de la Vía Láctea para descubrir nuevos planetas cercanos en entornos inusuales.
Los otros autores de este artículo de Nature Astronomy son Ryan Urquhart (Universidad Estatal de Michigan), Roberto Soria (Universidad de la Academia de Ciencias de China), Vinay Kashap (CfA) y Theron Carmichael (CfA), el artículo se puede encontrar en línea.
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge Massachusetts y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Otros materiales sobre los hallazgos están disponibles en:
Para obtener más imágenes, multimedia y materiales relacionados de Chandra, visite:
Contactos con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Mass.
Molly Porter
Centro Marshall de Vuelos Espaciales, Huntsville, Alabama
• Publicado en Chandra el 25 de octubre del 2021, enlace publicación.
