Астрономи можливо відкрили першу планету за межами нашої галактики

Дотепер астрономи знаходили екзопланети та кандидати в екзопланети у нашій галактиці Чумацький Шлях, майже всі на відстані менш як 3000 світлових років від Землі.

Про це розповідають у Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики (CfA).

Ознаки планети, що проходить перед зорею за межами галактики Чумацький Шлях, можливо, були виявлені вперше. Цей гостроцікавий результат, отриманий за допомогою рентгенівської обсерваторії Чандра від НАСА, відкриває нове вікно для пошуку екзопланет на більших відстанях, ніж будь-коли раніше.

Можливий кандидат в екзопланети знаходиться у спіральній галактиці Мессьє 51 (M51), яку також називають галактикою Вир через її характерний профіль.

Складене зображення M51 у рентгені від Чандри та оптичному світлі з космічного телескопа Хаббл. (Credits: X-ray: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/Grendler)

Екзопланети визначаються як планети за межами нашої Сонячної системи. Дотепер астрономи знаходили екзопланети та кандидати в екзопланети у галактиці Чумацький Шлях, майже всі на відстані приблизно 3000 світлових років від Землі. Екзопланета у M51 знаходилася б на відстані приблизно 28 мільйонів світлових років, тобто у тисячі разів далі, ніж у Чумацькому Шляху.

«Ми намагаємося відкрити абсолютно нову арену для пошуку інших світів шляхом виявлення кандидатів у планети на рентгенівських хвилях, — стратегія, яка дає змогу виявляти їх в інших галактиках», — сказала Розанна Ді Стефано з CfA у Кембриджі, штат Массачусетс, яка очолила дослідження, опубліковане у журналі Nature Astronomy.

Цей новий результат заснований на транзитах – подіях, під час яких проходження планети перед зорею блокує частину світла зорі й спричиняє характерне падіння світла. Астрономи, які використовують як наземні, так і космічні телескопи – наприклад, у місіях NASA Кеплер і TESS – шукали провали в оптичному світлі – електромагнітному випромінюванні, яке може бачити людина, що дозволяє відкривати тисячі планет.

Натомість Ді Стефано та її колеги шукали провали яскравості рентгенівського випромінювання, отриманого від яскравих у рентгені бінарів. Ці світні системи, як правило, містять нейтронну зорю або чорну діру, що втягує газ із близької орбітальної зорі-компаньйона. Матеріал поблизу нейтронної зорі або чорної діри перегрівається та світиться у рентгені.

Оскільки область, яка виробляє яскраве рентгенівське випромінювання, невелика, то планета, що проходить перед нею, може блокувати більшість або всі рентгенівські промені, що полегшує помітити транзит, оскільки рентгенівське випромінювання може повністю зникнути. Це може дозволити виявляти екзопланети на набагато більших відстанях, ніж у поточних дослідженнях транзитів в оптичному світлі, під час яких потрібно мати змогу виявляти крихітні зменшення світла, оскільки планета блокує лише крихітну частину зірки.

Команда використала цей метод для виявлення кандидатів в екзопланети у бінарній системі під назвою M51-ULS-1, розташованої в M51. Ця бінарна система містить чорну діру або нейтронну зорю, що обертається навколо зорі-компаньйона з масою приблизно у 20 разів більшою за масу Сонця. Рентгенівській транзит, який вони виявили за допомогою даних Чандри, тривав близько трьох годин, протягом яких рентгенівське випромінювання зменшилося до нуля. На основі цієї та іншої інформації дослідники оцінюють, що екзопланета-кандидат в M51-ULS-1 буде приблизно розміром із Сатурн і буде обертатися навколо нейтронної зорі або чорної діри на відстані приблизно вдвічі більшій, ніж Сатурн від Сонця.

Хоча це дослідження й захопливе, знадобиться більше даних, щоб перевірити інтерпретацію у якості позагалактичної екзопланети. Одна з проблем полягає в тому, що велика орбіта планети-кандидата означає, що вона не проходитиме перед своїм подвійним партнером протягом приблизно 70 років, що перешкоджає будь-яким спробам підтвердити спостереження протягом десятиліть.

«На жаль, щоб підтвердити, що ми бачимо планету, нам, швидше за все, доведеться чекати десятиліття, щоб побачити ще один транзит», — сказала співавтор Ніа Імара з Каліфорнійського університету в Санта-Крусі. «І через невизначеність щодо того, скільки часу потрібно для виходу на орбіту, ми не знаємо точно коли дивитися».

Чи може потьмарення бути викликане хмарою газу та пилу, що проходить перед джерелом рентгенівського випромінювання? Дослідники вважають це малоймовірним поясненням, оскільки характеристики події, що спостерігається в M51-ULS-1, не узгоджуються з проходженням такої хмари. Модель планети-кандидата, однак, узгоджується з даними.

«Ми знаємо, що робимо захопливу та сміливу заяву, тому ми очікуємо, що інші астрономи будуть дуже уважно розглядати її», - сказала співавтор Джулія Берндтссон з Принстонського університету в Нью-Джерсі. «Ми вважаємо, що у нас є вагомі аргументи, і цей процес – те, як працює наука».

Якщо планета існує в цій системі, вона, ймовірно, мала бурхливу історію та насильницьке минуле. Екзопланеті в системі довелося б пережити вибух наднової, який утворив нейтронну зорю або чорну діру. Майбутнє також може бути небезпечним. У якийсь момент зоря-компаньйон також може вибухнути як наднова і знову вразити планету надзвичайно високим рівнем радіації.

Ді Стефано та її колеги шукали рентгенівські транзити у трьох галактиках за межами Чумацького Шляху, використовуючи як Чандру, так і XMM-Newton Європейського космічного агентства. Їхній пошук охопив 55 систем у M51, 64 системи у Мессьє 101 (галактика «Цівочне Колесо») і 119 систем у Мессьє 104 (галактика «Сомбреро»), в результаті чого був отриманий єдиний кандидат в екзопланети.

Автори шукатимуть в архівах як Чандри, так і XMM-Newton більше кандидатів на екзопланети в інших галактиках. Значні набори даних Чандри доступні для принаймні 20 галактик, включаючи деякі, такі як M31 і M33, які набагато ближче, ніж M51, що дозволяє виявляти коротші транзити. Іншим цікавим напрямом досліджень є пошук рентгенівських транзитів у джерелах рентгенівського випромінювання Чумацького Шляху, щоб відкрити нові найближчі планети у незвичайних середовищах.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.