Astronomowie sądzą, że w Galaktyce Wir, odległej od nas o 31 milionów lat świetlnych, odkryli planetę. Jeśli ich obserwacje zostaną potwierdzone, będzie to rekord. Wszystkie odkrywane do tej pory planety znajdują się w naszej własnej Galaktyce, czyli Drodze Mlecznej. Najdalsza odkryta dotychczas planeta zwana OGLE-2005-BLG-390Lb znajduje się około 21,5 tysiąca lat świetlnych od nas.

Nowoodkryta planeta położona jest niemal półtora tysiąca razy dalej. Astronomowie nazwali ją M51-ULS-1b. Zarejestrowali ją we wrześniu ubiegłego roku poprzez obserwację zaćmień układu podwójnego, który jest jednym z najjaśniejszych obiektów w Galaktyce Wir. Od tamtego czasu badacze czekali na recenzję i publikację swojej pracy, która dziś ukazała się na łamach czasopisma naukowego „Nature Astronomy”.

Nowa planeta jest, jak sądzą odkrywcy, nieco mniejsza od Saturna. Krąży w układzie podwójnym M51-ULS-1, który składa się z masywnej gwiazdy oraz gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury.

Planet w innych galaktykach łatwiej szukać w „rentgentowskich układach podwójnych”

– Staramy się otworzyć nowe pole do odkryć planet, poszukując ich w paśmie promieniowania rentgenowskiego. Ta strategia pozwoli odkrywać je w innych galaktykach – tłumaczy Rosanne Di Stefano z Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian, która kierowała badaniami.

Jak w ogóle można dostrzec planetę 30 milionów lat świetlnych od Ziemi, skoro z trudem odkrywamy tysiące razy bliższe? Udało się to dzięki temu, że układ podwójny, w którym krąży M51-ULS-1b emituje bardzo silne promieniowanie rentgenowskie.

W układach podwójnych złożonych z normalnej gwiazdy i gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury, materia z lżejszego składnika układu jest przyciągana przez niezwykle masywnego towarzysza. Podczas podróży ulega bardzo gwałtownemu przyspieszeniu, tarciu i niebywale silnemu ogrzaniu. To sprawia, że emituje promieniowanie – głównie rentgenowskie.

To niezwykle wydajny mechanizm „produkcji” promieniowania – zamienia się w nie nawet kilkadziesiąt procent materii przyciąganej przez masywny obiekt. Dla porównania, podczas fuzji termojądrowej w gwiazdach w promieniowanie zamienia się niespełna jeden procent materii. Takie układy podwójne jak M51-ULS-1 to jedne z najsilniejszych źródeł promieniowania rentgenowskiego we Wszechświecie.

Odkrycia pierwszej planety poza naszą Galaktyką dokonano metodą zaćmieniową

Astronomowie dostrzegli bardzo niewielki spadek natężenia promieniowania emitowanego przez M51-ULS-1. Może to świadczyć o tym, że w układzie podwójnym krąży planeta.

Takim sposobem, czyli metodą zaćmieniową, znaną też jako metoda tranzytu – bowiem spadek jasności gwiazdy świadczy o przejściu, czyli tranzycie, planet przez jej tarczę – odkryto już ponad 230 egzoplanet. Jednak w tych wszystkich przypadkach chodziło o spadek jasności światła widzialnego.

Di Stefano wraz z zespołem wpadli na pomysł, by taką samą technikę zastosować, poszukując spadków natężenia promieniowania rentgenowskiego. Jak tłumaczą badacze, promieniowanie takie powstaje w wąskim dysku otaczającym masywny obiekt. Łatwiej jest wykryć planetę zaćmiewającą wąski dysk niż całą tarczę gwiazdy, bo spadek jasności jest znacznie większy.

Astrofizycy użyli do obserwacji teleskopu Chandra, który ogląda kosmos właśnie w paśmie promieniowania rentgenowskiego. Zauważyli, że jasność M51-ULS-1 spadła do zera na około trzy godziny. Na tej podstawie oszacowali, że w układzie tym znajduje się planeta wielkości Saturna lub niewiele mniejsza, obiegająca źródło rentgenowskie w odległości dwukrotnie większej niż w przypadku Saturna i Słońca.

Odkryciu pierwszej planety w innej Galaktyce pomógł spory łut szczęścia

To naprawdę niebywałe odkrycie, ale żeby je potwierdzić potrzeba będzie więcej danych. Z tym może być kłopot. Przy takiej orbicie, planeta okrąża swoje dwie gwiazdy raz na 70 lat. Astrofizycy mieli więc niebywałe szczęście, obserwując zjawisko, które trwa przez trzy godziny i powtórzy się dopiero za kilkadziesiąt lat.

Czy można mieć pewność, że nie był to obłok pyłu albo gazu? Badacze uważają, że to mało prawdopodobne. Przejście gazu i pyłu nie zablokowałoby promieniowania całkowicie, lecz częściowo. Planeta jest znacznie lepszym wytłumaczeniem.

– Wiemy, że nasze twierdzenie jest śmiałe i zostanie bardzo starannie zweryfikowane przez innych astronomów. Ale nasze argumenty są silne, a nauka to ciągły proces – mówi współautorka pracy Julia Berndtsson z Princeton University, nawiązując do tego, że inni astrofizycy mogą znaleźć w pracy błędy.

M51-ULS-1b, jeśli istnieje, ma za sobą dramatyczną historię. Musiała przetrwać wybuch supernowej (z której powstała gwiazda neutronowa lub czarna dziura). Być może czeka ją kolejny taki wybuch – drugi składnik tego układu podwójnego także może stać się supernową.

Zespół Di Stefano szukał śladów takich „tranzytów rentgenowskich” w danych z satelity Chandra i XMM-Newton. Badacze przyjrzeli się 238 silnym źródłom promieniowania w trzech galaktykach. Ślady wskazujące na istnienie planety znaleźli tylko w tym jednym przypadku. Nie jest to jednak koniec poszukiwań – dane z teleskopów pozwolą przyjrzeć się śladom planet w przynajmniej 20 kolejnych galaktykach.

Dziś znamy niemal 5 tysięcy pozasłonecznych planet, potwierdzono istnienie 4843 z nich. Kandydat na planetę poza naszą Galaktyką jest tylko jeden – M51-ULS-1b.

Źródła: Nature Astronomy, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.