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Es posible que se hayan detectado por primera vez indicios de un planeta que
transita por una estrella fuera de la Vía Láctea. Este intrigante resultado,
obtenido con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, abre
una nueva ventana para la búsqueda de
exoplanetas
a distancias mayores que nunca.
El posible candidato a exoplaneta
se encuentra en la galaxia espiral Messier 51 (M51), también llamada Galaxia del Remolino por su característico perfil.
Los
exoplanetas se definen como planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Hasta
ahora, los astrónomos han encontrado todos los demás exoplanetas y candidatos
a exoplanetas conocidos en la Vía Láctea, casi todos ellos a menos de unos
3.000 años luz de la Tierra. Un exoplaneta en M51 estaría a unos 28 millones
de años luz, lo que significa que estaría miles de veces más lejos que los de
la Vía Láctea.
"Intentamos abrir un campo completamente nuevo para
encontrar otros mundos mediante la búsqueda de candidatos a planetas en
longitudes de onda de rayos X, una estrategia que permite descubrirlos en
otras galaxias", dijo Rosanne Di Stefano, del Centro de Astrofísica | Harvard
y Smithsonian (CfA) en Cambridge, Massachusetts, que dirigió el estudio,
publicado hoy en Nature Astronomy.
Este nuevo resultado se basa en los tránsitos, eventos en los
que el paso de un planeta por delante de una estrella bloquea parte de la luz
de esta y produce una inmersión característica. Los astrónomos que utilizan
telescopios terrestres y espaciales -como los de las misiones Kepler y TESS de
la NASA- han buscado las caídas de la luz óptica, la radiación
electromagnética que los humanos pueden ver, lo que ha permitido descubrir
miles de planetas.
Di Stefano y sus colegas han buscado, en cambio,
caídas en el brillo de los rayos X que reciben las binarias brillantes. Estos
sistemas luminosos suelen contener una estrella de neutrones o un agujero
negro que atrae el gas de una estrella compañera que orbita estrechamente. El
material cercano a la estrella de neutrones o al agujero negro se
sobrecalienta y brilla en rayos X.
Dado que la región que produce
rayos X brillantes es pequeña, un planeta que pase por delante de ella podría
bloquear la mayor parte o la totalidad de los rayos X, lo que facilitaría la
detección del tránsito porque los rayos X podrían desaparecer por completo.
Esto podría permitir detectar exoplanetas a distancias mucho mayores que los
actuales estudios de tránsito de luz óptica, que deben ser capaces de detectar
diminutas disminuciones de luz porque el planeta sólo bloquea una pequeña
fracción de la estrella.
El equipo utilizó este método para detectar el candidato a exoplaneta en un sistema binario llamado M51-ULS-1, situado en M51. Este sistema binario contiene un agujero negro o una estrella de neutrones que orbita alrededor de una estrella compañera con una masa unas 20 veces superior a la del Sol. El tránsito de rayos X que encontraron utilizando los datos de Chandra duró unas tres horas, durante las cuales la emisión de rayos X disminuyó hasta cero. Basándose en esta y otras informaciones, los investigadores estiman que el candidato a exoplaneta en M51-ULS-1 tendría aproximadamente el tamaño de Saturno y orbitaría la estrella de neutrones o el agujero negro a una distancia aproximadamente dos veces superior a la de Saturno con respecto al Sol.
Aunque se trata de un estudio tentador, se necesitarían más datos para verificar la interpretación como exoplaneta extragaláctico. Uno de los retos es que la amplia órbita del candidato a planeta significa que no volvería a cruzarse frente a su pareja binaria hasta dentro de unos 70 años, lo que frustraría cualquier intento de observación confirmatoria durante décadas.
"Desgraciadamente, para confirmar que estamos viendo un planeta 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 el tiempo que tarda en orbitar, no sabríamos exactamente cuándo mirar".
¿Puede el oscurecimiento haber sido causado por una nube de gas y polvo que pasa por delante de 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 una nube de este tipo. El modelo de un candidato a planeta es, sin embargo, consistente con los datos.
"Sabemos que estamos haciendo una afirmación emocionante y audaz, por lo que esperamos que otros astrónomos la examinen con mucho cuidado", dijo la coautora Julia Berndtsson, de la Universidad de Princeton, en Nueva Jersey. "Creemos que tenemos un argumento sólido, y este proceso es como funciona la ciencia".
Si existe un planeta en este sistema, es probable que haya tenido una historia tumultuosa y un pasado violento. Un exoplaneta en el sistema habría tenido que sobrevivir a una explosión de supernova que creó la estrella de neutrones o el agujero negro. El futuro también puede ser peligroso. En algún momento, la estrella compañera también podría explotar como supernova y hacer estallar el planeta una vez más con niveles de radiación extremadamente altos.
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 búsqueda abarcó 55 sistemas en M51, 64 sistemas en Messier 101 (la galaxia "Molinete") y 119 sistemas en Messier 104 (la galaxia "Sombrero"), dando como resultado el único candidato a exoplaneta descrito aquí.
Los autores buscarán en los archivos de Chandra y XMM-Newton más candidatos a exoplanetas en otras galaxias. Se dispone de conjuntos de datos Chandra sustanciales para al menos 20 galaxias, incluyendo algunas como M31 y M33 que están mucho más cerca que M51, lo que permite detectar tránsitos más cortos. Otra línea de investigación interesante es la búsqueda de tránsitos de rayos X en fuentes de rayos X de la Vía Láctea para descubrir nuevos planetas cercanos en entornos poco habituales.
Fuentes, créditos y referencias:
Rosanne Di Stefano, A possible planet candidate in an external galaxy detected through X-ray transit, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01495-w. www.nature.com/articles/s41550-021-01495-w
Imagen: Los astrónomos han encontrado pruebas de un posible candidato a planeta en la galaxia M51 ("Remolino"), lo que podría ser el primer planeta detectado fuera de la Vía Láctea. Chandra detectó un oscurecimiento temporal de los rayos X procedentes de un sistema en el que una estrella masiva está en órbita alrededor de una estrella de neutrones o un agujero negro (mostrado en la ilustración del artista). Este oscurecimiento se interpreta como un planeta que pasó por delante de una fuente de rayos X alrededor de la estrella de neutrones o del agujero negro. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss