Podria ser aquest un planeta d’una altra galàxia?

Veure un planeta en una altra galàxia és difícil i, tot i que els astrònoms saben que haurien d’existir, fins ara no s’ha confirmat cap sistema planetari fora de la Via Làctia. Com que la llum d’una altra galàxia està empaquetada en una petita zona del cel, és molt difícil per als telescopis distingir una estrella de l’altra, i molt menys un planeta que orbita al seu voltant. I les tècniques habituals per trobar exoplanetes a la nostra galàxia no funcionen tan bé per als planetes fora d’ella.

Això és diferent quan s’estudien els raigs X, en lloc de la llum visible, en una galàxia. Com que hi ha menys objectes que brillen amb llum de raigs X, un telescopi de raigs X com el XMM de l’ESA pot distingir més fàcilment entre objectes quan s’observa una galàxia. Aquests objectes són, per tant, més fàcils d’identificar i estudiar, i pot ser possible trobar un planeta al seu voltant.

Alguns dels objectes més brillants que es poden estudiar en galàxies externes són els anomenats binaris de rajos X. Consisteixen en un objecte molt compacte (una estrella de neutrons o un forat negre) que menja material d’un company, o “donant”, estrella que orbita al seu voltant. El material que cau és accelerat per l’intens camp gravitatori de l’estrella de neutrons o forat negre i s’escalfa a milions de graus, produint molts rajos X brillants. Els astrònoms esperen que, teòricament, els planetes que passen per davant (en transició) d’aquesta font bloquegin aquests raigs X, provocant un descens a la corba de llum de raigs X observada.

“Els binaris de raigs X poden ser llocs ideals per buscar planetes, perquè, tot i que són un milió de vegades més brillants que el nostre Sol, els raigs X provenen d’una regió molt petita. De fet, la font que hem estudiat és més petita que Júpiter, de manera que un planeta en trànsit podria bloquejar completament la llum del binari de raigs X ”, explica Rosanne Di Stefano del Centre d’Astrofísica, Harvard i Smithsonian als Estats Units, i primer autor d’un nou estudi publicat avui a Nature Astronomy.

Rosanne i els seus col·legues van buscar a Chandra i XMM-Newton dades de tres galàxies per a aquests trànsits de raigs X, caiguts a la llum que podrien explicar els planetes. I van trobar un senyal molt especial al Galaxy Whirlpool (M51) que van decidir estudiar amb més detall. La caiguda es va produir en el binari de raigs X M51-ULS-1 i va bloquejar completament el senyal durant unes hores, abans que tornés de nou.

Ara va començar el joc de trencar acuradament les possibles explicacions, fins i tot abans que els investigadors poguessin considerar l’opció d’un planeta extragalàctic. “Primer hem hagut d’assegurar-nos que el senyal no fos causat per res més”, diu Rosanne, l’equip de la qual argumenta contra diverses possibilitats en la seva nova publicació. “Ho vam fer mitjançant una anàlisi en profunditat de la immersió de raigs X a les dades de Chandra, analitzant altres caigudes i senyals de les dades XMM i també modelant caigudes causades per altres possibles esdeveniments, inclòs un planeta”.

La caiguda de raigs X podria ser causada per estrelles petites com una nana marró o vermella? No, argumenten, el sistema és massa jove per a això i l’objecte que transita és massa gran.

Podria ser un núvol de gas i pols? No és probable, diu l’equip, perquè la immersió indica un objecte en trànsit amb una superfície ben definida, que no seria el mateix en un núvol que passa. Fins i tot si el planeta tingués una atmosfera, encara tindria una superfície més ben definida que un núvol.

La caiguda es podria explicar per variacions de brillantor de la font? Els autors del document confien que no sigui així, ja que, tot i que la llum de la font va desaparèixer completament durant unes hores abans de tornar, la temperatura i els colors clars es van mantenir iguals.

Finalment, l’equip també va comparar la caiguda amb un altre bloqueig de la llum causat per l’estrella “donant” que passava per davant de l’estrella compacta. Això va ser observat en part per XMM-Newton i va provocar un apagat molt més llarg, que era diferent de la caiguda causada per un possible planeta.

“Vam fer simulacions per ordinador per veure si la immersió té les característiques d’un planeta que transita i trobem que encaixa perfectament. Estem bastant segurs que això no és una altra cosa i que hem trobat el nostre primer planeta candidat fora de la Via Làctia “, afegeix Rosanne.

L’equip també especula sobre les característiques del planeta segons les seves observacions: tindria la mida de Saturn, orbitant al voltant del sistema estel·lar binari des de desenes de vegades la distància Terra-Sol. Faria una òrbita completa aproximadament cada 70 anys i es bombardejaria amb quantitats extremes de radiació, fent-la habitable per la vida tal com la coneixem a la Terra.

Aquesta llarga òrbita del planeta candidat també és una limitació per a l’estudi, perquè l’esdeveniment no es podrà repetir aviat. És per això que l’equip té cura de dir que va trobar un possible planeta candidat, per la qual cosa la comunitat més àmplia podria trobar altres explicacions, tot i que no les ha trobat després d’una investigació acurada de l’equip. “Només podem dir amb seguretat que no s’ajusta a cap de les nostres explicacions”, aclareix Rosanne.

Tot i això, aquest és un emocionant pas endavant en la recerca de trobar un planeta fora de la Via Làctia. Aquest és el primer planeta candidat que orbitaria al voltant d’un sistema host conegut, en comparació amb els candidats que es troben amb lents gravitacionals. Aquesta seria també la primera vegada que es troba un planeta orbitant al voltant d’un binari de raigs X. L’existència d’aquests planetes és coherent amb el fet que els planetes es troben al voltant de púlsars (estrelles de neutrons que giren ràpidament), i alguns d’aquests púlsars han format part d’un binari de raigs X en el passat.

“El primer planeta confirmat fora del nostre sistema solar es va trobar al voltant d’un púlsar, un objecte típicament observat en raigs X. Em fa il·lusió que ara els raigs X també tinguin un pas important en la recerca de planetes més enllà de la frontera de la nostra galàxia ”, diu Norbert Schartel, científic del projecte XMM-Newton de l’ESA.

“Ara que tenim aquest nou mètode per trobar possibles candidats al planeta en altres galàxies, esperem que en mirar totes les dades de raigs X disponibles als arxius, en trobem moltes més. En el futur fins i tot podríem confirmar la seva existència ”, diu Rosanne.

La recerca de l’ESA per trobar exoplanetes continua amb Cheops, Gaia i les futures missions Webb, Plató i Ariel.

Notes per als editors
“Un possible planeta candidat en una galàxia externa detectada a través del trànsit de raigs X”, per Rosanne Di Stefano et al. està previst que es publiqui a Natura Astronomia el 25 d’octubre de 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01495-w. Arxiu PDF disponible aquí.

Per a més informació, poseu-vos en contacte amb:
Relacions amb els mitjans de comunicació de l’ESA
Correu electrònic: media@esa.int