Астрономы, возможно, открыли первую планету за пределами нашей галактики

До сих пор астрономы находили экзопланеты и кандидаты в экзопланеты в нашей галактике Млечный Путь, почти все на расстоянии менее 3000 световых лет от Земли.

Об этом рассказывают в Гарвард-Смитсоновском Центре астрофизики (CfA).

Признаки планеты, проходящей перед звездой за пределами галактики Млечный Путь, возможно, были обнаружены впервые. Этот интригующий результат, полученный с помощью рентгеновской обсерватории Чандра от НАСА, открывает новое окно для поиска экзопланет на ещё больших расстояниях, чем когда-либо ранее.

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

Композитное изображение M51 в рентгене от Чандры и оптическом свете от космического телескопа Хаббл. (Credits: X-ray: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/Grendler)

Экзопланеты определяются как планеты вне нашей Солнечной системы. До этого астрономы находили экзопланеты и кандидаты в экзопланеты в галактике Млечный Путь, почти все на расстоянии примерно 3000 световых лет от Земли. Экзопланета в M51 находилась бы на расстоянии примерно 28 миллионов световых лет, то есть в тысячи раз дальше, чем в Млечном Пути.

«Мы пытаемся открыть совершенно новую арену для поиска других миров путем выявления кандидатов у планеты на рентгеновских волнах, — стратегия, позволяющая обнаруживать их в других галактиках», — сказала Розанна Ди Стефано из CfA в Кембридже, штат Массачусетс, возглавившая исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy.

Этот новый результат основан на транзитах – событиях, во время которых прохождение планеты перед звездой блокирует часть света звезды и влечет за собой характерное падение света. Астрономы, использующие как наземные, так и космические телескопы – например, в миссиях NASA Кеплер и TESS – искали провалы в оптическом свете – электромагнитном излучении, которое может видеть человек, что позволяет открывать тысячи планет.

Ди Стефано и ее коллеги искали провалы яркости рентгеновского излучения, полученного от ярких в рентгене бинаров. Эти светящиеся системы, как правило, содержат нейтронную звезду или черную дыру, втягивающую газ из близкой орбитальной звезды-компаньона. Материал вблизи нейтронной звезды или черной дыры перегревается и светится в рентгене.

Поскольку область, производящая яркое рентгеновское излучение, невелика, то проходящая перед ней планета может блокировать большинство или все рентгеновские лучи, что облегчает заметить транзит, поскольку рентгеновское излучение может полностью исчезнуть. Это может позволить обнаруживать экзопланеты на гораздо больших расстояниях, чем в текущих исследованиях транзитов в оптическом свете, во время которых требуется возможность выявлять крошечные уменьшения света, поскольку планета блокирует лишь крошечную часть звезды.

Команда использовала этот метод для выявления кандидатов в экзопланеты в бинарной системе под названием M51-ULS-1, расположенной в M51. Эта бинарная система содержит черную дыру или нейтронную звезду, вращающуюся вокруг звезды-компаньона с массой примерно в 20 раз больше массы Солнца. Рентгеновский транзит, обнаруженный с помощью данных Чандры, длился около трех часов, в течение которых рентгеновское излучение уменьшилось до нуля. На основе этой и другой информации исследователи оценивают, что экзопланета-кандидат в M51-ULS-1 будет примерно размером с Сатурн и будет вращаться вокруг нейтронной звезды или черной дыры на расстоянии примерно вдвое большем, чем Сатурн от Солнца.

Хотя это исследование и увлекательно, понадобится больше данных, чтобы проверить интерпретацию в качестве внегалактической экзопланеты. Одна из проблем состоит в том, что большая орбита планеты-кандидата означает, что она не будет проходить перед своим бинарным партнером в течение примерно 70 лет, что препятствует каким-либо попыткам подтвердить наблюдение в течение десятилетий.

"К сожалению, чтобы подтвердить, что мы видим планету, нам, скорее всего, придется ждать десятилетия, чтобы увидеть еще один транзит", - сказала соавтор Ниа Имара из Калифорнийского университета в Санта-Крусе. «И по неопределенности относительно того, сколько времени нужно для выхода на орбиту, мы не знаем точно когда смотреть».

Может потускнение вызвано облаком газа и пыли, проходящим перед источником рентгеновского излучения? Исследователи считают это маловероятным объяснением, поскольку характеристики происходящего в M51-ULS-1 не согласуются с прохождением такого облака. Модель планеты-кандидата, однако, согласуется с данными.

"Мы знаем, что делаем увлекательное и смелое заявление, поэтому мы ожидаем, что другие астрономы будут очень внимательно рассматривать его", - сказала соавтор Джулия Берндтссон из Принстонского университета в Нью-Джерси. «Мы считаем, что у нас есть веские аргументы, и этот процесс – то, как работает наука».

Если планета существует в этой системе, она, вероятно, имела бурную историю и насильственное прошлое. Экзопланете в системе пришлось бы пережить взрыв сверхновой, образовавший нейтронную звезду или черную дыру. Будущее также может оказаться опасным. В какой-то момент звезда-компаньон также может разразиться как сверхновая и снова поразить планету чрезвычайно высоким уровнем радиации.

Ди Стефано и её коллеги искали рентгеновские транзиты в трех галактиках за пределами Млечного Пути, используя как Чандру, так и XMM-Newton Европейского космического агентства. Их поиск охватил 55 систем в M51, 64 системы в Мессье 101 (галактика «Цевочное Колесо») и 119 систем у Мессье 104 (галактика «Сомбреро»), в результате чего был получен единый кандидат в экзопланеты.

Авторы будут искать в архивах как Чандры, так и XMM-Newton больше кандидатов на экзопланеты в других галактиках. Значительные наборы данных Чандры доступны по крайней мере 20 галактик, включая некоторые, такие как M31 и M33, которые находятся гораздо ближе, чем M51, что позволяет обнаруживать более короткие транзиты. Другим интересным направлением исследований является поиск рентгеновских транзитов в источниках рентгеновского излучения Млечного Пути, чтобы открыть новые ближайшие планеты в необычных средах.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.