Astronomen hebben mogelijk de eerste planeet buiten onze melkweg ontdekt

Mogelijk zijn er voor het eerst tekenen van een planeet die door een ster buiten de Melkweg gaat. Dit intrigerende resultaat, met behulp van NASA’s Chandra X-ray Observatory, opent een nieuw venster voor het zoeken naar exoplaneten op steeds grotere afstanden.

De waarschijnlijke kandidaat voor exoplaneten bevindt zich in spiraalstelsel Messier 51 (M51), ook wel Whirlpool Galaxy genoemd vanwege zijn kenmerkende uiterlijk.

Exoplaneten staan ​​bekend als planeten buiten ons zonnestelsel. Tot dusver hebben astronomen alle bekende exoplaneten en kandidaat-exoplaneten in de Melkweg gevonden, en ze bevinden zich bijna allemaal op ongeveer 3000 lichtjaar van de aarde. Een exoplaneet in M ​​51 zou ongeveer 28 miljoen lichtjaar verwijderd zijn, wat betekent dat hij duizenden keren verder verwijderd zou zijn van die van de Melkweg.

“We proberen een geheel nieuwe arena te openen voor het vinden van andere werelden door te zoeken naar kandidaat-planeten op röntgengolflengten, een strategie waarmee ze in andere sterrenstelsels kunnen worden ontdekt”, zegt Rosanne Di Stefano van het Center for Astrophysics. Harvard en Smithsonian (CfA) in Cambridge, Massachusetts, die de studie leidden, die vandaag wordt gepubliceerd in natuurlijke astronomie.

Deze nieuwe bevinding is gebaseerd op transits, gebeurtenissen waarbij de passage van een planeet voor een ster een deel van het licht van de ster blokkeert en resulteert in een karakteristieke retrograde. Astronomen die zowel op de grond als in de ruimte gebaseerde telescopen gebruiken – zoals die op de Kepler- en TESS-missies van NASA – hebben gezocht naar dips in optisch licht en elektromagnetische straling die mensen kunnen zien, waardoor de ontdekking van duizenden planeten mogelijk is.

In plaats daarvan zochten Di Stefano en collega’s naar dips in de helderheid van inkomende röntgenstralen van heldere röntgendubbelsterren. Deze lichtgevende systemen bevatten doorgaans een neutronenster of een zwart gat dat gas aanzuigt van een begeleidende ster in een nauwe baan om de aarde. Materie in de buurt van een neutronenster of een zwart gat wordt erg heet en gloeit in röntgenstralen.

Omdat het gebied dat heldere röntgenstralen produceert klein is, kan een planeet die ervoor passeert de meeste of alle röntgenstralen blokkeren, waardoor transits gemakkelijker te identificeren zijn omdat de röntgenstralen volledig kunnen verdwijnen. Hierdoor kunnen exoplaneten op veel grotere afstanden worden gedetecteerd dan de huidige fototransitstudies, die een lichte lichtdip zouden moeten kunnen detecteren omdat de planeet slechts een klein deel van de ster blokkeert.

Het team gebruikte deze methode om kandidaat-exoplaneten te ontdekken in een binair systeem genaamd M51-ULS-1, dat zich in M51 bevindt. Dit dubbelstersysteem bevat een zwart gat of een neutronenster die om een ​​begeleidende ster van ongeveer 20 keer de massa van de zon draait. De röntgentransit die ze ontdekten met behulp van Chandra’s gegevens duurde ongeveer drie uur, gedurende welke tijd de röntgenstraling tot nul daalde. Op basis van deze en andere informatie schatten de onderzoekers dat de kandidaat-exoplaneet in M51-ULS-1 ongeveer zo groot zou zijn als Saturnus, in een baan rond een neutronenster of een zwart gat op een afstand van tweemaal de afstand tussen Saturnus en de zon.

Hoewel dit een raadselachtige studie is, zijn er meer gegevens nodig om de interpretatie als exoplaneet te verifiëren. Een uitdaging is dat de grote baan van de planeet betekent dat hij de komende 70 jaar niet meer voor zijn binaire partner zal kruisen, wat elke poging om bevestiging te zien gedurende tientallen jaren verijdelt.

“Helaas, om te bevestigen dat we een planeet zien, zullen we waarschijnlijk tientallen jaren moeten wachten om een ​​andere doorvoer te zien”, zei co-auteur Nia Imara van de Universiteit van Californië, Santa Cruz. “Vanwege de onzekerheid over hoe lang het duurt om in een baan om de aarde te draaien, weten we niet precies wanneer we moeten kijken.”

Kan het dimmen worden veroorzaakt door een wolk van gas en stof die voor een röntgenbron passeert? De onderzoekers beschouwen dit als een onwaarschijnlijke verklaring, aangezien de kenmerken van de gebeurtenis waargenomen bij M51-ULS-1 niet overeenkomen met de passage van zo’n wolk. Het kandidaatplaneetmodel is echter consistent met de gegevens.

“We weten dat we een opwindende en gewaagde bewering doen, dus we verwachten dat andere astronomen er heel zorgvuldig naar zullen kijken”, zei co-auteur Julia Berndson van de Princeton University in New Jersey. “We denken dat we een sterk argument hebben, en dat proces is hoe wetenschap werkt.”

Als er een planeet in dit systeem had bestaan, zou deze waarschijnlijk een turbulente geschiedenis en een gewelddadig verleden hebben gehad. Een exoplaneet in het systeem moest een supernova-explosie overleven die resulteerde in een neutronenster of zwart gat. De toekomst kan ook gevaarlijk zijn. op een gegeven moment vriend ster Het kan ook exploderen als een supernova en de planeet opnieuw vernietigen met zeer hoge stralingsniveaus.

Di Stefano en haar collega’s zochten naar röntgentransities in drie sterrenstelsels buiten de Melkweg, met behulp van zowel Chandra van de European Space Agency als XMM-Newton. Hun onderzoek omvatte 55 systemen in M ​​51, 64 systemen in Messier 101 (het “Pinwheel” melkwegstelsel) en 119 systemen in Messier 104 (het “Sombrero” melkwegstelsel), wat resulteerde in één kandidaat-exoplaneet die hier wordt beschreven.

De auteurs zullen in de archieven van zowel Chandra als XMM-Newton zoeken naar meer kandidaat-exoplaneten in andere sterrenstelsels. Er zijn grote Chandra-datasets beschikbaar voor ten minste 20 sterrenstelsels, waaronder sommige zoals M31 en M33 die veel dichter bij M51 liggen, waardoor kortere transits kunnen worden gedetecteerd. Een andere interessante onderzoekslijn is het zoeken naar röntgentransits in de röntgenbronnen van de Melkweg om te ontdekken wat er in de buurt nieuw is. planeten in ongebruikelijke omgevingen.