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Potrebbero essere stati rilevati per la prima volta le tracce di un pianeta che transita su una stella al di fuori della via Lattea con il Chandra X-ray Observatory della NASA.
Il possibile esopianeta si trova nella galassia a spirale Messier 51 (M51), chiamata anche Galassia Vortice per il suo profilo distintivo.
Fino ad ora, gli astronomi hanno trovato tutti gli altri esopianeti e candidati esopianeti conosciuti nella galassia della Via Lattea, quasi tutti a meno di circa 3.000 anni luce dalla Terra. Un esopianeta in M51 si trova a circa 28 milioni di anni luce di distanza.
”Stiamo cercando di creare una metodologia completamente nuova per trovare altri mondi cercando pianeti candidati alle lunghezze d’onda dei raggi X, una strategia che consente di scoprirli in altre galassie”, ha detto Rosanne Di Stefano del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) a Cambridge, Massachusetts, che ha guidato lo studio, pubblicato su Nature Astronomy.
Questo nuovo risultato si basa sullo studio dei transiti, eventi in cui il passaggio di un pianeta davanti a una stella blocca parte della luce della stella e ne produce un calo caratteristico. Gli astronomi che utilizzano telescopi sia terrestri che spaziali – come quelli delle missioni Kepler e TESS della NASA – cercano diminuzioni nella luce visibile, radiazioni elettromagnetiche che gli esseri umani possono vedere, scoprendo migliaia di nuovi pianeti.
Di Stefano e colleghi hanno invece cercato cali nella luminosità dei raggi X ricevuti da coppie di stelle luminose ai raggi X. Questi sistemi luminosi contengono tipicamente una stella di neutroni o un buco nero che estrae gas da una stella compagna in orbita stretta. Il materiale vicino alla stella di neutroni o al buco nero diventa surriscaldato e brilla nei raggi X.
Poiché la regione che produce raggi X luminosi è piccola, un pianeta che passa davanti ad essa potrebbe bloccare la maggior parte o tutti i raggi X, rendendo il transito più facile da individuare, anche perché i raggi X possono scomparire completamente.
Ciò potrebbe consentire agli esopianeti di essere rilevati a distanze molto maggiori rispetto agli attuali studi di transito ottico della luce, che devono essere in grado di rilevare minuscole diminuzioni di luce perché il pianeta blocca solo una piccola frazione della radiazione visibile emessa dalla stella.
Il team ha utilizzato questo metodo per rilevare il candidato esopianeta in un sistema binario chiamato M51-ULS-1, situato in M51. Questo sistema binario contiene un buco nero o una stella di neutroni in orbita attorno a una stella compagna con una massa circa 20 volte quella del Sole.
Il transito a raggi X che hanno trovato utilizzando i dati di Chandra è durato circa tre ore, durante le quali l’emissione di raggi X è diminuita a zero. Sulla base di questa e di altre informazioni, i ricercatori stimano che l’esopianeta candidato in M51-ULS-1 avrebbe all’incirca le dimensioni di Saturno e orbiterebbe attorno alla stella di neutroni o al buco nero a circa il doppio della distanza di Saturno dal Sole.
Sono però necessari ulteriori dati per catalogare questa osservazione come un esopianeta extragalattico. Ma a causa dell’orbita moto grande del pianeta candidato, questo non passerà di nuovo di fronte al suo partner binario per circa 70 anni, vanificando qualsiasi tentativo di un’osservazione di conferma per decenni.
”Sfortunatamente per confermare che stiamo vedendo un pianeta dovremmo probabilmente aspettare decenni per vedere un altro transito”, ha detto la co-autrice Nia Imara dell’Università della California a Santa Cruz. “E a causa delle incertezze su quanto tempo ci vuole per orbitare, non sapremmo esattamente quando guardare”.
L’oscuramento può essere stato causato da una nube di gas e polvere che passa davanti alla sorgente di raggi X? I ricercatori ritengono che questa sia una spiegazione improbabile, in quanto le caratteristiche dell’evento osservato in M51-ULS-1 non sono coerenti con il passaggio di una tale nube. Il modello di un pianeta candidato è più coerente con i dati.
”Sappiamo che stiamo facendo un’affermazione eccitante e audace, quindi ci aspettiamo che altri astronomi la guarderanno con molta attenzione”, ha detto la co-autrice Julia Berndtsson della Princeton University nel New Jersey.
Se un pianeta esiste in questo sistema, probabilmente ha avuto una storia tumultuosa e un passato violento. Un esopianeta nel sistema avrebbe dovuto sopravvivere a un’esplosione di supernova che ha creato la stella di neutroni o il buco nero. Anche il futuro potrebbe essere pericoloso. Ad un certo punto la stella compagna potrebbe anche esplodere come supernova e far esplodere il pianeta.
Di Stefano e i suoi colleghi hanno cercato transiti di raggi X in tre galassie oltre la Via Lattea, utilizzando sia Chandra che XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea. La loro ricerca ha riguardato 55 sistemi in M51, 64 sistemi in Messier 101 (la galassia “Girandola”) e 119 sistemi in Messier 104 (la galassia “Sombrero”, risultando nel singolo candidato esopianeta descritto qui.
Gli autori cercheranno negli archivi di Chandra e XMM-Newton altri candidati esopianeti in altre galassie. Sono disponibili set di dati Chandra sostanziali per almeno 20 galassie, tra cui alcune come M31 e M33 che sono molto più vicine di M51, consentendo di rilevare transiti più brevi.
Un’altra interessante linea di ricerca è quella di cercare transiti di raggi X nelle sorgenti di raggi X della Via Lattea per scoprire nuovi pianeti vicini in ambienti insoliti.
