Уперше, можливо, виявлено ознаки екзопланети, що проходить перед диском своєї материнської зорі, за межами галактики Молочний Шлях.
Цей разючий результат, здобутий за допомогою рентгенівської обсерваторії NASA Chandra («Чандра»), відкриває нове вікно для пошуку екзопланет на більших відстанях, ніж це було досі. Можливий кандидат в екзопланети міститься в спіральній галактиці Мессьє 51 (M51), яку також називають галактика Вир через її характерний профіль.
Екзопланети — це, за визначенням, планети за межами Сонячної системи. Досі астрономи виявляли екзопланети та кандидатів у екзопланети тільки в нашій галактиці. Майже всі вони лежать на відстані приблизно 3000 світлових років від Землі. Імовірна екзопланета в M51 лежить на відстані приблизно 28 мільйонів світлових років від нас, тобто в тисячі разів далі, ніж відомі нині астрономам її посестри в Молочному Шляху.
«Ми намагаємося відкрити абсолютно нову арену для пошуку інших світів, шукаючи кандидатів у екзопланети в рентгенівському діапазоні електромагнітного спектра, — стратегія, яка дає змогу виявляти їх в інших галактиках», — сказала Розанне Ді Стефано (Rosanne Di Stefano) з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) в Кембриджі, штат Массачусетс. Вона керувала дослідженням, результати якого оприлюднив журнал Nature Astronomy.
Цей новий результат заснований на методі транзитів, подіях, під час яких планета, проходячи перед зорею, блокує частину її світла, що спричиняє характерне падіння блиску зорі. Астрономи, які використовують як наземні, так і космічні телескопи, як-от у місіях NASA Kepler («Кеплер») і TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), шукають «провали» в оптичному світлі. Його бачить око людини, тому це дає змогу відкривати тисячі екзопланет.
Натомість Ді Стефано та її колеги шукали падіння яскравості рентгенівських променів, зареєстрованих від яскравих рентгенівських подвійних зоряних систем. В таких системах зазвичай міститься нейтронна зоря або чорна діра. Ці об’єкти витягують газ із зорі-супутника, яка обертається від них на близькій відстані. Речовина поблизу нейтронної зорі або чорної діри нагрівається і світиться в рентгенівських променях.
Оскільки ділянка, де виникає яскраве рентгенівське випромінювання, невелика, екзопланета, що проходить перед нею, може блокувати більшість або всі рентгенівські промені. Це полегшує помітити транзит, бо рентгенівські промені можуть повністю зникнути, і може дозволити виявляти екзопланети на набагато більших відстанях, ніж теперішні пошуки оптичних транзитів. Адже в разі оптичних транзитів треба вміти реєструвати крихітні зменшення світла, оскільки планета блокує лише малу частину диска зорі.
Наукова група використала метод транзиту в рентгенівському світлі для виявлення кандидата в екзопланети в подвійній системі під назвою M51-ULS-1, розташованої в M51. Ця подвійна система містить чорну діру або нейтронну зорю, що обертається навколо зорі-компаньйона з масою приблизно в 20 разів більшою, ніж маса Сонця. Транзит, який науковці виявили за допомогою даних від Chandra, тривав близько трьох годин, протягом яких рентгенівське випромінювання зменшилося до нуля. На основі цієї та іншої інформації дослідники оцінили, що екзопланета-кандидат в M51-ULS-1 має розміри приблизно такі як Сатурн і обертається навколо нейтронної зорі або чорної діри на відстані приблизно вдвічі більшій, ніж Сатурн від Сонця.
Демонастрація подвійної системи під назвою M51-ULS-1, розташованої в галактиці M51. Відео з сайту Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики.
Хоча це захопливий результат, проте для підтвердження наявності позагалактичної екзопланети знадобиться більше даних. Одна з проблем полягає в тому, що велика орбіта планети-кандидата означає: вона не пройде перед своєю материнською зорею протягом приблизно 70 років. Це перешкоджає будь-яким спробам виконати нові спостереження протягом десятиліть, щоб підтвердити існування екзопланети.
«На жаль, щоб підтвердити, що ми бачимо планету, нам, імовірно, доведеться чекати десятиліття, щоб побачити ще один транзит», — сказала співавтор дослідження Нія Імара (Nia Imara) з Каліфорнійського університету в Санта-Крусі. «І через невизначеність щодо того, яким є період обертання екзопланети, ми не знаємо, коли точно треба спостерігати».
Чи може затемнення спричинити хмара газу та пилу, що проходить перед джерелом рентгенівського випромінювання? Дослідники вважають це малоймовірним поясненням, бо характеристики події, яку астрономи спостерігають в M51-ULS-1, не узгоджуються з проходженням такої хмари. Натомість модель кандидата на екзопланету узгоджується з даними.
«Ми знаємо, що робимо захопливу та сміливу заяву, тому очікуємо, що інші астрономи дуже уважно її розглянуть», — сказала співавтор дослідження Джулія Берндтссон (Julia Berndtsson) з Принстонського університету в Нью-Джерсі. «Ми вважаємо, що у нас є вагомі аргументи, і ця історія — це те, як працює наука».
Якщо екзопланета існує в цій системі, вона, ймовірно, мала неспокійне і нестямне минуле. Екзопланета в системі мала б пережити вибух наднової, який спричинив появу нейтронної зорі чи чорної діри. Майбутнє, мабуть, також буде непростим. У якийсь момент зоря-компаньйон може вибухнути як наднова і ще раз обпалити планету надзвичайно високою радіацією.
Ді Стефано та її колеги шукали транзити в рентгенівських променях у трьох галактиках за межами Молочного Шляху, використовуючи як Chandra, так і рентгенівський телескоп XMM-Newton Європейського космічного агентства. Їх пошук охопив 55 систем у галактиці M51, 64 системи в М101 (галактика «Вертушка») і 119 систем в М104 (галактика «Сомбреро»). Результатом став один кандидат на екзопланети.
Автори нового дослідження шукатимуть в архівах даних, отриманих за допомогою «Чандри» та XMM-Ньютона, нових кандидатів на екзопланети в інших галактиках. Вагомі набори даних Chandra доступні для принаймні 20 галактик, зокрема таких як M31 і M33, що лежать набагато ближче, ніж M51. Це означає, що в них можна знайти коротші за часом транзити. Іншим цікавим напрямом досліджень є пошук транзитів у рентгенівських променях в джерелах рентгенівського випромінювання Молочного Шляху, щоб відкрити нові екзопланети нашої галактики в незвичайних середовищах.
За інф. з сайту www.nasa.gov підготував Іван Крячко
