¿Podría ser este un planeta en otra galaxia?

Utilizando los telescopios espaciales de rayos X, XMM-Newton de la ESA y Chandra de la NASA, los astrónomos han dado un paso importante en la búsqueda de un planeta fuera de la Vía Láctea.

Detectar un planeta en otra galaxia es difícil y, aunque los astrónomos saben que deberían existir, hasta ahora no se ha confirmado ningún sistema planetario fuera de la Vía Láctea. Debido a que la luz de otra galaxia se concentra en un área diminuta en el cielo, es muy difícil para los telescopios distinguir una estrella de otra galaxia, y mucho menos un planeta que orbita alrededor de una de ellas. Y las técnicas habituales para encontrar exoplanetas en nuestra galaxia no funcionan tan bien para planetas fuera de ella.

Esto es diferente cuando se estudian los rayos X, en lugar de la luz visible, en una galaxia. Debido a que hay menos objetos que brillan intensamente en la luz de rayos X, un telescopio de rayos X como el XMM Newton de la ESA puede distinguir más fácilmente entre objetos al observar una galaxia. Por lo tanto, esos objetos son más fáciles de identificar y estudiar, y podría ser posible encontrar un planeta a su alrededor.

Algunos de los objetos más brillantes que se pueden estudiar en las galaxias externas son las llamadas binarias de rayos X. Consisten en un objeto muy compacto, una estrella de neutrones o un agujero negro, que está comiendo material de una estrella compañera o «donante» que orbita a su alrededor. El material que cae es acelerado por el intenso campo gravitacional de la estrella de neutrones o el agujero negro y se calienta a millones de grados, produciendo una gran cantidad de rayos X brillantes. Los astrónomos esperan que, en teoría, los planetas que pasan frente a (en tránsito) tal fuente bloquearían estos rayos X, lo que provocaría una caída en la curva de luz de rayos X observada.

Ubicación del posible planeta en M51.
Crédito: X-ray: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/Grendler.

Las binarias de rayos X pueden ser lugares ideales para buscar planetas, porque, aunque son un millón de veces más brillantes que nuestro Sol, los rayos X provienen de una región muy pequeña. De hecho, la fuente que estudiamos es más pequeña que Júpiter, por lo que un planeta en tránsito podría bloquear completamente la luz de los rayos X de la binaria”, explica Rosanne Di Stefano del Centro de Astrofísica, Harvard & Smithsonian en los Estados Unidos, y primera autora de un nuevo estudio publicado hoy en Nature Astronomy.

Rosanne y sus colegas buscaron en los datos de Chandra y XMM-Newton de tres galaxias tales tránsitos de rayos X, caídas en la luz que podrían explicarse por los planetas. Y encontraron una señal muy especial en la Galaxia Whirlpool (M51) que decidieron estudiar con más detalle. La caída ocurrió en la binaria de rayos X M51-ULS-1 y bloqueó completamente la señal durante unas horas, antes de que regresara.

Ahora comenzó el juego de tachar cuidadosamente las posibles explicaciones, antes de que los investigadores pudieran siquiera considerar la opción de un planeta extragaláctico. “Primero teníamos que asegurarnos de que la señal no fuera causada por nada más”, dice Rosanne, cuyo equipo argumenta en contra de una serie de posibilidades en su nueva publicación. «Hicimos esto mediante un análisis en profundidad de la caída de rayos X en los datos de Chandra, analizando otras caídas y señales en los datos de XMM, y también modelando las caídas causadas por otros posibles eventos, incluido un planeta».

¿Podría la caída de los rayos X ser causada por pequeñas estrellas como una enana marrón o roja? No, argumentan, el sistema es demasiado joven para eso y el objeto en tránsito demasiado grande.

¿Podría ser una nube de gas y polvo? No es probable, dice el equipo, porque la caída indica un objeto en tránsito con una superficie bien definida, que no sería lo mismo para una nube que pasa. Incluso si el planeta tuviera una atmósfera, aún tendría una superficie más bien definida que una nube.

¿Podría explicarse la caída por variaciones en el brillo de la propia fuente? Los autores del artículo confían en que este no es el caso, porque aunque la luz de la fuente desapareció por completo durante unas horas antes de regresar, la temperatura y los colores de la luz se mantuvieron iguales.

Por último, el equipo también comparó la caída con otro bloqueo de la luz causado por la estrella ‘donante’ que pasa frente a la estrella compacta. Esto fue observado en parte por XMM-Newton y provocó un apagón mucho más prolongado, que era diferente de la caída provocada por un posible planeta.

Ver video. Tránsito en una binaria de rayos X por un posible planeta.
Crédito: NASA/CXC/A. Hobart

“Hicimos simulaciones por computadora para ver si la caída tiene las características de un planeta en tránsito, y encontramos que encaja perfectamente. Estamos bastante seguros de que esto no es otra cosa y que hemos encontrado nuestro primer planeta candidato fuera de la Vía Láctea”, agrega Rosanne.

El equipo también especula sobre las características del planeta basándose en sus observaciones: sería del tamaño de Saturno, orbitando el sistema estelar binario desde decenas de veces la distancia Tierra-Sol. Haría una órbita completa aproximadamente cada 70 años y sería bombardeada con cantidades extremas de radiación, haciéndola inhabitable para la vida tal como la conocemos en la Tierra.

Esta larga órbita del planeta candidato también es una limitación para el estudio, porque el evento no puede repetirse en el corto plazo. Es por eso que el equipo tiene cuidado de decir que encontraron un posible planeta candidato, para lo cual la comunidad en general podría encontrar otras explicaciones, aunque no se han encontrado después de una cuidadosa investigación por parte del equipo. “Solo podemos decir con confianza que no se ajusta a ninguna de nuestras otras explicaciones”, aclara Rosanne.

Aún así, este es un emocionante paso adelante en la búsqueda de un planeta fuera de la Vía Láctea. Este es el primer planeta candidato que orbitaría un sistema anfitrión conocido, en comparación con los candidatos encontrados con lentes gravitacionales. Esta también sería la primera vez que se encuentra un planeta orbitando un sistema binario de rayos X. La existencia de esos planetas es consistente con el hecho de que los planetas se encuentran alrededor de púlsares (estrellas de neutrones que giran rápidamente), y algunos de estos púlsares han sido parte de un sistema binario de rayos X en el pasado.

“El primer planeta confirmado fuera de nuestro Sistema Solar se encontró alrededor de un púlsar, un objeto que normalmente se observa en rayos X. Estoy emocionado de que los rayos X ahora también jueguen un paso importante en la búsqueda de planetas más allá de la frontera de nuestra galaxia”, dice Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton para la ESA.

“Ahora que tenemos este nuevo método para encontrar posibles candidatos a planetas en otras galaxias, nuestra esperanza es que al observar todos los datos de rayos X disponibles en los archivos, encontremos muchos más. En el futuro, incluso podríamos confirmar su existencia”, dice Rosanne.

La búsqueda de la ESA para encontrar exoplanetas continúa con Keops, Gaia y las futuras misiones Webb, Platón y Ariel.

El paper

“A possible planet candidate in an external galaxy detected through X-ray transit”, by Rosanne Di Stefano et al. is planned for publication in Nature Astronomy on 25 October 2021. DOI: 10.1038/s41550-021-01495-w. PDF file  available here.

Fuente: European Space Agency (ESA).

Artículo original: Could this be a planet in another galaxy?‘ October 25, 2021.

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Crédito:
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Formas diferentes de buscar exoplanetas

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Hasta la fecha, los astrónomos han encontrado la mayoría de los planetas cuando pasan frente a su estrella anfitriona en eventos llamados tránsitos, que atenúan temporalmente la luz de la estrella. Los datos de WFIRST también pueden detectar tránsitos, pero la misión observará principalmente el efecto contrario: pequeñas oleadas de resplandor producidas por un fenómeno de curvado de la luz llamado microlente. Estos eventos son mucho menos comunes que los tránsitos porque dependen de la alineación casual de dos estrellas muy separadas y no relacionadas que se desplazan por el espacio.

La publicación a continuación lo aborda:

b)_ Con la Astronomía de Ondas Gravitacionales

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El fenómeno físico de las Microlentes, se enmarca en la teoría de la Gravedad de la Relatividad General. ¿Existirá alguna otra herramienta que nos brinde esta teoría para la detección de exoplanetas?

Para ello, dos científicos europeos están analizando las posibilidades de utilizar la Astronomía de Ondas Gravitacionales, mirando hacia el lanzamiento, en la década de 2030, de LISA, la antena espacial con interferómetro láser de la ESA. EL objetivo, son los exoplanetas en sistemas binarios de enanas blancas. El artículo siguiente lo presenta:

En la misma línea de la utilización de las Ondas Gravitacionales en la detección de exoplanetas está el siguiente trabajo:

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