Astrônomos podem ter descoberto o primeiro planeta fora de nossa galáxia

Astrônomos encontraram evidências de um possível candidato a planeta na galáxia M51 (“Whirlpool”), representando o que poderia ser o primeiro planeta detectado fora da Via Láctea. O Chandra detectou o escurecimento temporário dos raios X de um sistema onde uma estrela massiva está em órbita ao redor de uma estrela de nêutrons ou buraco negro (mostrado na ilustração do artista). Esse escurecimento é interpretado como um planeta que passou na frente de uma fonte de raios-X ao redor de uma estrela de nêutrons ou buraco negro. Crédito: NASA / CXC / M. Weiss

Os sinais de um planeta transitando por uma estrela fora da galáxia da Via Láctea podem ter sido detectados pela primeira vez. Este resultado intrigante, usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, abre uma nova janela para a busca de exoplanetas a distâncias maiores do que nunca.

O possível exoplaneta candidato está localizado na galáxia espiral Messier 51 (M51), também chamada de Galáxia Whirlpool por causa de seu perfil distinto.

Exoplanetas são definidos como planetas fora de nosso Sistema Solar. Até agora, os astrônomos encontraram todos os outros exoplanetas e candidatos a exoplanetas conhecidos na Via Láctea, quase todos a menos de cerca de 3.000 anos-luz da Terra. Um exoplaneta em M51 estaria a cerca de 28 milhões de anos-luz de distância, o que significa que estaria milhares de vezes mais distante do que os da Via Láctea.

“Estamos tentando abrir uma nova arena para encontrar outros mundos, procurando por candidatos a planetas em comprimentos de onda de raios-X, uma estratégia que torna possível descobri-los em outras galáxias”, disse Rosanne Di Stefano, do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) em Cambridge, Massachusetts, que liderou o estudo, que foi publicado hoje na Nature Astronomy.

Este novo resultado é baseado em trânsitos, eventos em que a passagem de um planeta na frente de uma estrela bloqueia parte da luz da estrela e produz um mergulho característico. Astrônomos usando telescópios terrestres e espaciais – como os das missões Kepler e TESS da NASA – procuraram por mergulhos na luz óptica, radiação eletromagnética que os humanos podem ver, permitindo a descoberta de milhares de planetas.

Em vez disso, Di Stefano e seus colegas procuraram por quedas no brilho dos raios-X recebidos de binários brilhantes de raios-X. Esses sistemas luminosos normalmente contêm uma estrela de nêutrons ou um buraco negro puxando gás de uma estrela companheira em órbita próxima. O material próximo à estrela de nêutrons ou buraco negro torna-se superaquecido e brilha em raios-X.

Como a região que produz raios-X brilhantes é pequena, um planeta que passa na frente dela pode bloquear a maioria ou todos os raios-X, tornando o trânsito mais fácil de localizar porque os raios-X podem desaparecer completamente. Isso pode permitir que exoplanetas sejam detectados em distâncias muito maiores do que os atuais estudos ópticos de trânsito de luz, que devem ser capazes de detectar diminuições minúsculas na luz porque o planeta bloqueia apenas uma pequena fração da estrela.

A equipe usou esse método para detectar o candidato a exoplaneta em um sistema binário denominado M51-ULS-1, localizado em M51. Este sistema binário contém um buraco negro ou estrela de nêutrons orbitando uma estrela companheira com uma massa cerca de 20 vezes a do sol. O trânsito de raios-X que eles encontraram usando dados do Chandra durou cerca de três horas, durante as quais a emissão de raios-X caiu para zero. Com base nesta e em outras informações, os pesquisadores estimam que o candidato a exoplaneta em M51-ULS-1 seria aproximadamente do tamanho de Saturno e orbitaria a estrela de nêutrons ou buraco negro a cerca de duas vezes a distância de Saturno do Sol.

Embora este seja um estudo tentador, mais dados seriam necessários para verificar a interpretação como um exoplaneta extragaláctico. Um desafio é que a grande órbita do candidato a planeta significa que ele não cruzaria na frente de seu parceiro binário novamente por cerca de 70 anos, frustrando quaisquer tentativas de uma observação de confirmação por décadas.

“Infelizmente, para confirmar que estamos vendo um planeta, provavelmente teríamos que esperar décadas para ver outro trânsito”, disse a coautora Nia Imara, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz. “E por causa das incertezas sobre quanto tempo leva para orbitar, não saberíamos exatamente quando olhar.”

O escurecimento pode ter sido causado por uma nuvem de gás e poeira passando na frente da fonte de raios-X? Os pesquisadores consideram essa uma explicação improvável, já que as características do evento observado no M51-ULS-1 não são consistentes com a passagem de tal nuvem. O modelo de um candidato a planeta é, no entanto, consistente com os dados.

“Sabemos que estamos fazendo uma afirmação empolgante e ousada, então esperamos que outros astrônomos a examinem com muito cuidado”, disse a co-autora Julia Berndtsson, da Universidade de Princeton, em Nova Jersey. “Achamos que temos um argumento forte, e esse processo é como a ciência funciona.”

Se um planeta existe neste sistema, provavelmente teve uma história tumultuada e um passado violento. Um exoplaneta no sistema teria que sobreviver a uma explosão de supernova que criou a estrela de nêutrons ou o buraco negro. O futuro também pode ser perigoso. Em algum ponto, a estrela companheira também poderia explodir como uma supernova e explodir o planeta mais uma vez com níveis extremamente altos de radiação.

Di Stefano e seus colegas procuraram trânsitos de raios-X em três galáxias além da Via Láctea, usando tanto o Chandra quanto o XMM-Newton da Agência Espacial Européia. A pesquisa cobriu 55 sistemas em M51, 64 sistemas em Messier 101 (a galáxia “Pinwheel”) e 119 sistemas em Messier 104 (a galáxia “Sombrero”), resultando no único candidato a exoplaneta descrito aqui.

Os autores irão pesquisar os arquivos de Chandra e XMM-Newton por mais candidatos a exoplanetas em outras galáxias. Conjuntos de dados Chandra substanciais estão disponíveis para pelo menos 20 galáxias, incluindo algumas como M31 e M33 que estão muito mais próximas do que M51, permitindo que trânsitos mais curtos sejam detectados. Outra linha interessante de pesquisa é pesquisar trânsitos de raios-X em fontes de raios-X da Via Láctea para descobrir novos planetas próximos em ambientes incomuns.

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