Первая экзопланета за пределами нашей галактики

Признаки того, что планета пересекает звезду за пределами галактики Млечный Путь, возможно, были обнаружены впервые. Этот интригующий результат, полученный с помощью рентгеновской обсерватории Чандра НАСА, открывает новое окно для поиска экзопланет на больших расстояниях, чем когда-либо прежде.

Внегалактическая планета

Астрономы нашли доказательства возможного кандидата на планету в галактике M51 («Водоворот»), потенциально представляющую собой первую планету, которая, как было замечено, пройдет мимо звезды за пределами Млечного Пути. Исследователи использовали рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА для обнаружения затемнения рентгеновских лучей от двойной системы, в которой звезда, подобная Солнцу, находится на орбите вокруг нейтронной звезды или черной дыры.

• Где?: галактика M51, в созвездии Гончие Псы.
• Как далеко? Примерно в 28 миллионах световых лет от Земли.

Экзопланеты определяются как планеты за пределами нашей Солнечной системы. До сих пор астрономы находили все другие известные экзопланеты и кандидатов на экзопланету в галактике Млечный Путь, почти все они находятся менее чем в 3000 световых годах от Земли. Экзопланета в M51 находилась бы на расстоянии около 28 миллионов световых лет, то есть в тысячи раз дальше, чем в Млечном Пути.

Астрономы пытаются открыть совершенно новую область для поиска других миров, ища кандидатов на планеты с длинами волн рентгеновского излучения. Этот новый результат основан на транзитах, событиях, при которых прохождение планеты перед звездой блокирует часть света звезды и вызывает характерное затмение. Ученые, использующие как наземные, так и космические телескопы, такие как телескопы Кеплер и ТЕСС, искали провалы в оптическом свете, электромагнитном излучении, что позволяет открывать тысячи планет.

Поскольку область, производящая яркие рентгеновские лучи, невелика, планета, проходящая перед ней, может блокировать большинство или все рентгеновские лучи. Это облегчает обнаружение транзита, поскольку рентгеновские лучи могут полностью исчезнуть. Данный метод может позволить обнаруживать экзопланеты на гораздо больших расстояниях, чем современные исследования оптического прохождения света. В таком методе необходимо обнаруживать крошечное уменьшение света, при котором планета блокирует лишь крошечную часть яркости звезды.

Команда ученых использовала этот метод для обнаружения кандидата на экзопланету в двоичной системе под названием M51-ULS-1, расположенной в M51. Эта двойная система содержит черную дыру или нейтронную звезду, вращающуюся вокруг звезды-компаньона с массой, примерно в 20 раз превышающей массу Солнца. Рентгеновский транзит, который они обнаружили с помощью данных Чандры, длился около 3 часов, в течение которых рентгеновское излучение уменьшилось до нуля. Основываясь на этой и другой информации, исследователи оценивают, что кандидат на экзопланету в M51-ULS-1 будет примерно размером с Сатурн и будет вращаться вокруг нейтронной звезды или черной дыры примерно в 2 раза дальше Сатурна от Солнца.

Хотя это дразнящее исследование, потребуется больше данных, чтобы подтвердить интерпретацию как внегалактической экзопланеты. Одна из проблем заключается в том, что большая орбита планеты-кандидата означает, что она не будет пересекаться перед своим двоичным партнером снова в течение примерно 70 лет, что препятствует любым попыткам подтвердить наблюдение в течение десятилетий.

“К сожалению, чтобы подтвердить, что мы видим планету, нам, вероятно, придется ждать десятилетия, чтобы увидеть еще один транзит”,-сказала соавтор Ниа Имара из Калифорнийского университета в Санта-Крусе. “И из-за неопределенности относительно того, сколько времени потребуется для выхода на орбиту, мы не будем точно знать, когда искать».

Может ли затемнение быть вызвано облаком газа и пыли, проходящим перед источником рентгеновского излучения? Исследователи считают это маловероятным объяснением, поскольку характеристики события, наблюдаемого в M51-ULS-1, не согласуются с прохождением такого облака. Модель кандидата на планету, однако, согласуется с данными.

Это исследование требует больше данных, чтобы подтвердить внегалактическую экзопланету. Одна из проблем заключается в том, что большая орбита планеты означает, что она не будет пересекаться перед своим двоичным партнером снова в течение примерно 70 лет, что препятствует любым попыткам подтвердить наблюдение в течение десятилетий.

Может ли затемнение быть вызвано облаком газа и пыли, проходящим перед источником рентгеновского излучения? Исследователи считают это маловероятным объяснением, поскольку характеристики события, наблюдаемого в M51-ULS-1, не согласуются с прохождением такого облака. 

Если в этой системе существует планета, у нее, вероятно, была бурная история и жестокое прошлое. Экзопланета в системе должна была бы пережить взрыв сверхновой, который создал нейтронную звезду или черную дыру. Будущее также может быть опасным. В какой-то момент звезда может взорваться как сверхновая и снова разорвать планету чрезвычайно высоким уровнем радиации.

Астрономы искали рентгеновские транзиты в трех галактиках за пределами галактики Млечный Путь, используя как Чандру, так и XMM-Ньютона Европейского Космического Агентства (ЕКА). Их поиск охватил 55 систем в M51, 64 системы в Мессье 101 (галактика Вертушка) и 119 систем в Мессье 104 (галактика Сомбреро), в результате чего был найден единственный кандидат на экзопланету, описанный здесь.

Авторы будут искать в архивах как Чандры, так и XMM-Ньютона больше кандидатов на экзопланеты в других галактиках. Значительные массивы данных Чандры доступны по меньшей мере для 20 галактик, включая такие как: M31 и M33, которые намного ближе, чем M51. Это позволит обнаруживать более короткие транзиты. Еще одно интересное направление исследований — поиск рентгеновских транзитов в источниках рентгеновского излучения Млечного Пути для открытия новых близлежащих планет в необычных условиях.