Los astrónomos pueden haber descubierto el primer planeta fuera de nuestra 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 está en el galaxia espiral Messier 51 (M51), también llamado Whirlpool Galaxy por su perfil distintivo.

Los exoplanetas se definen como planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Hasta ahora, los astrónomos han encontrado todos los demás exoplanetas conocidos y exoplanetas candidatos en la Vía Láctea, casi todos a 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 buscando planetas candidatos 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) de Cambridge, Massachusetts, quien dirigió el estudio, que se publicó hoy en Astronomía de la naturaleza.

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 estado buscando caídas en la luz óptica, la radiación electromagnética que los humanos pueden ver, lo que permite el descubrimiento de miles de planetas.

En cambio, Di Stefano y sus colegas buscaron caídas en el brillo de los rayos X recibidos por las binarias brillantes de rayos X. Estos sistemas luminosos normalmente contienen una estrella de neutrones o un agujero negro que atrae el gas de una estrella compañera en órbita cercana. El material cerca de la estrella de neutrones o del agujero negro se sobrecalienta y brilla bajo los rayos X.

Debido a que la región que produce los rayos X de luz 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 que los exoplanetas se detecten a distancias mucho mayores que los estudios de tránsito de luz óptica actuales, que deben poder detectar pequeñas caídas de luz porque el planeta solo bloquea una pequeña fracción de la estrella.

El equipo utilizó este método para detectar el exoplaneta candidato 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 alrededor de 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 la emisión de rayos X se redujo a cero. Con base en esta y otra información, los investigadores estiman que el exoplaneta candidato en M51-ULS-1 tendría aproximadamente el tamaño de Saturno y orbitaría la estrella de neutrones o el agujero negro aproximadamente el doble de la distancia de Saturno desde el 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 ya no cruzaría frente a su socio binario durante unos 70 años, derrotando cualquier intento de 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».

¿Podría el oscurecimiento haber sido causado por una nube de gas y polvo que pasó 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 planeta candidato es coherente con los datos.

«Sabemos que estamos haciendo una afirmación emocionante y audaz, por lo que esperamos que otros astrónomos lo examinen muy de cerca», dijo la coautora Julia Berndtsson de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. «Creemos que tenemos un argumento sólido, y este proceso es la forma en que funciona la ciencia».

Si existe un planeta en este sistema, probablemente haya tenido una historia tumultuosa y un pasado violento. Se suponía que un exoplaneta del sistema sobreviviría a una explosión de supernova que creó la estrella de neutrones o el agujero negro. El futuro también podría ser peligroso. En algún momento el estrella compañera también podría explotar como una supernova y hacer explotar 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 investigación cubrió 55 sistemas en M51, 64 sistemas en Messier 101 (la galaxia «Pinwheel») y 119 sistemas en Messier 104 (la galaxia «Sombrero»), lo que resultó en el exoplaneta candidato único descrito aquí.

Los autores buscarán en los archivos de Chandra y XMM-Newton en busca de exoplanetas candidatos adicionales 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 las fuentes de rayos X de la Vía Láctea para descubrir otros nuevos cercanos. planetas en ambientes inusuales.