¿Encontraron los astrónomos el primer planeta fuera de la Vía Láctea? Es complicado

La Galaxia Whirlpool, a unos 28 millones de años luz de la Tierra, parece a nuestros telescopios como un huracán cósmico plagado de brillantes piedras preciosas. Brazos enormes y delgados salen en espiral desde el centro de Whirlpool, también conocido como M51. Acunados dentro de ellos hay estrellas jóvenes que cobran vida y estrellas viejas que se expanden, expiran y explotan.

En 2012, el Observatorio Chandra de la NASA, que ve el cielo en rayos X, detectó un curioso parpadeo proveniente de la galaxia. Una fuente de rayos X en uno de los brazos de Whirlpool se apagó durante aproximadamente 2 horas, antes de volver a la vida repentinamente. Esto no es particularmente inusual para las fuentes de rayos X en el cosmos. Algunos brillan, otros se atenúan periódicamente.

Esta fuente en particular emanó de un “binario de rayos X”, conocido como M51-ULS-1, que en realidad son dos objetos: parejas de danza cósmica que han estado dando dos pasos uno alrededor del otro durante potencialmente miles de millones de años. Uno de estos objetos es un agujero negro o una estrella de neutrones y el otro puede ser un tipo de estrella grande y muy brillante conocida como “supergigante azul”.

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A medida que los astrónomos observaron un poco más de cerca la señal de rayos X de la pareja, comenzaron a sospechar que la causa de la atenuación podría haber sido algo que nunca habíamos visto antes: un mundo fuera de la Vía Láctea, había evitado brevemente que X- rayos de alcanzar nuestros telescopios. El equipo lo ha denominado “extroplaneta”.

Un equipo de investigación dirigido por la astrónoma Rosanne Di Stefano, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, publicó detalles de su hipótesis en la revista Nature Astronomy el 25 de octubre. Su estudio presenta evidencia de que el guiño de rayos X detectado por Chandra fue potencialmente causada por un planeta, aproximadamente del tamaño de Saturno, que pasa frente a M51-ULS-1.

El candidato a extroplaneta actualmente se conoce con el nombre de “M51-1” y se cree que orbita su binario anfitrión aproximadamente a la misma distancia que Urano orbita nuestro sol.

Si bien muchas fuentes de noticias han defendido la detección como el “primer planeta descubierto fuera de la Vía Láctea”, no hay forma de confirmar el hallazgo. Al menos, no hasta dentro de algunas décadas, cuando se supone que el planeta propuesto hará otro tránsito del binario. Di Stefano dice que el equipo modeló otros objetos que podrían producir la inmersión en los rayos X, pero se quedó corto. Aún así, enfatiza que esto no es una detección confirmada.

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“No podemos afirmar que este es definitivamente un planeta”, dice Di Stefano, “pero sí afirmamos que el único modelo que se ajusta a todos los datos … es el modelo candidato a planeta”.

Mientras que otros astrónomos están entusiasmados con el uso de rayos X como una forma de descubrir mundos distantes, no están tan convencidos de que el equipo de Di Stefano haya podido descartar otros objetos como estrellas grandes y fallidas conocidas como enanas marrones o más pequeñas. estrellas M más frías.

“O se trata de un exoplaneta completamente inesperado descubierto casi de inmediato en una pequeña cantidad de datos o es algo bastante común o una variedad de jardín”, dice Benjamin Pope, un astrofísico que estudia exoplanetas en la Universidad de Queensland en Australia.

Buscando mundos ocultos

Los astrónomos han estado explorando los cielos durante décadas, buscando planetas fuera de nuestro sistema solar. La primera detección confirmada de un exoplaneta se produjo en 1992, cuando se detectaron dos o más cuerpos alrededor de la estrella de neutrones PSR1257 + 12 que giraba rápidamente.

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Antes de estas primeras detecciones, la mayoría de los humanos había imaginado planetas muy similares a aquellos con los que nos familiarizamos en el preescolar. Planetas rocosos como la Tierra y Marte, gigantes gaseosos como Júpiter y mundos más pequeños, como Plutón, lejos del sol. Desde 1992, nuestras ideas han demostrado ser extremadamente poco imaginativas.

Los exoplanetas son realmente extraterrestre mundos con características extremadamente extrañas. Está el planeta donde llueve hierro, el mega Júpiter que orbita su estrella de origen en una órbita en forma de huevo, un planeta “desnudo” en el desierto de Neptuno y una tonelada de súper-Tierras que parecen parecerse a su hogar, solo un poco hinchadas. Cada año, los poderosos telescopios cazadores de planetas continúan encontrando docenas de mundos nuevos y extraños.

Pero todos estos mundos, hasta ahora, se han ubicado dentro de la Vía Láctea.

El Whirlpool Galaxy, M51, en rayos X y luz óptica.

NASA / CXC / SAO / R. DiStefano, et al.

Es muy probable (de hecho, es prácticamente seguro) que existan planetas fuera de nuestra galaxia, simplemente no hemos sido capaces de detectarlos todavía. Nuestro vecino galáctico más cercano, Andrómeda, está aproximadamente a 2,5 millones de años luz de distancia. El exoplaneta más lejano que hemos encontrado reside a solo 28.000 años luz de la Tierra, según el Catálogo de Exoplanetas de la NASA.

Encontrar planetas fuera del sistema solar no es fácil porque cada vez menos luz se abre paso a través del universo hacia nuestros telescopios. Los astrónomos rara vez “ven” un exoplaneta directamente. Esto se debe a que la luz brillante de una estrella en los sistemas planetarios cercanos generalmente oscurece los planetas que podrían orbitar a su alrededor.

Para “verlos”, los astrónomos deben bloquear los rayos de una estrella. Menos del 2% de los exoplanetas en el catálogo de 4.538 de la NASA han sido encontrados por este método, conocido como “imagen directa”.

Pero un método de gran éxito, que representa más de 3.000 detecciones de exoplanetas, se conoce como el método de “tránsito”. Los astrónomos apuntan con sus telescopios a las estrellas y luego esperan caídas periódicas en su brillo. Si estas caídas vienen con una cadencia regular, pueden representar un planeta, moviéndose alrededor de la estrella y, desde nuestra vista en la Tierra, eclipsando periódicamente a su ardiente anfitrión. Es la misma idea que un eclipse solar, cuando la luna pasa directamente frente a nuestro sol y la oscuridad desciende sobre la Tierra.

Es este método el que fue fundamental para el descubrimiento de M51-1. Sin embargo, en lugar de detectar caídas en la luz visible (una forma de radiación electromagnética), el equipo vio una caída en los rayos X (una forma diferente de radiación electromagnética). Debido a que esos rayos X emanaban de una región relativamente pequeña, dice Di Stefano, un planeta que pasa parece que podría bloquear la mayoría o todos.

M51-1

Si M51-1 es un planeta, el equipo de Di Stefano cree que pudo haber tenido una vida tumultuosa.

Está unido gravitacionalmente al binario de rayos X, M51-ULS-1, que el equipo de Di Stefano postula que consiste en un agujero negro o una estrella de neutrones que orbita una estrella supergigante. En la danza de hace eones entre la pareja, el agujero negro o la estrella de neutrones ha estado extrayendo masa de la supergigante. Esta masa, hecha de polvo y gas calientes, está en constante movimiento alrededor del agujero negro / estrella de neutrones en lo que se conoce como disco de acreción. Este disco caliente emite los rayos X detectados por Chandra.

Las regiones del espacio alrededor de las binarias de rayos X son lugares violentos y este disco no emite rayos X de manera estable. A veces, los rayos X parecen apagarse durante horas, pero determinar la razón es difícil. “Dentro de la amplia gama de tipos de comportamientos de estos sistemas dinámicos, es posible que alguna variación en la tasa de acreción o algo así pueda dar lugar a eventos como este”, dice Duncan Galloway, astrofísico de la Universidad de Monash que estudia las binarias de las estrellas de neutrones. .

La caída en el brillo de los rayos X es evidente en este gráfico, justo antes de las 45 horas, pero ¿fue causada por un planeta?

NASA / CXC / SAO / R. DiStefano, et al.

Una creencia es que la atenuación podría deberse a que parte del gas caliente y el polvo del sistema oscurezcan la señal. Di Stefano dice que este no es el caso, porque el gas y el polvo proporcionarían una señal diferente. “A medida que pasan frente a la fuente de rayos X, parte de la luz de la fuente comienza a interactuar con las regiones externas de la nube y esto le da una firma espectral distintiva”, señala.

Otra posibilidad es que la atenuación de los rayos X fue causada por diferentes tipos de estrellas que oscurecen nuestra vista. Un tipo, conocido como enana marrón, surge cuando una estrella no se enciende correctamente. Otra, una enana M, es un tipo común de estrella a veces denominada “enana roja”. Pero debido a la antigüedad del sistema M51-ULS-1, el equipo de Di Stefano cree que estos objetos serían mucho más grandes que el objeto que han detectado.

El equipo de Di Stefano ejecutó una gran cantidad de modelos explorando varios escenarios diferentes de por qué la fuente de rayos X se apagó. Al final, dice, fue un planeta del tamaño de Saturno que parecía encajar con lo que estaban viendo mejor.

“El modelo de candidato a planeta fue el último en pie, por así decirlo”, dice Di Stefano.

Pope está menos convencido. “Personalmente, no apostaría a que este es un planeta”, dice. “En mi opinión, este es probablemente un compañero estelar o algo exótico que está sucediendo en el disco”.

Confía en el proceso

Esta no es la primera vez que el observatorio Chandra de la NASA ha sido arrastrado por un posible hallazgo de “extroplanetas”. Al estudiar cómo la radiación de estrellas distantes es “doblada” por la gravedad, una técnica conocida como microlente, los astrónomos de la Universidad de Oklahoma creyeron haber detectado miles de planetas extragalácticos en 2018. Estudios anteriores han afirmado encontrar evidencia de planetas extragalácticos en la galaxia de Andrómeda. .

Otros astrónomos también se mostraron escépticos acerca de estas detecciones. El mismo escepticismo se ha manifestado en el caso de M51-1. Y, lo que es más importante, eso es perfectamente normal.

Este es el proceso científico en acción. El equipo de Di Stefano ha argumentado su caso: M51-1 es un planeta extragaláctico. Ahora hay más trabajo por hacer. La confirmación de que M51-1 es planetario no será posible hasta que haga otro tránsito del binario de rayos X dentro de muchas décadas, pero hay otras formas para que los astrónomos examinen sus resultados.

Pope señala que si encontramos sistemas análogos en la Vía Láctea, podríamos realizar un seguimiento con telescopios ópticos y comprender mejor lo que podría estar sucediendo en este tipo de sistemas.

Sabemos que debe haber planetas fuera de la Vía Láctea y por eso, eventualmente, los humanos los descubrirán. Para Galloway, el estudio es emocionante no por lo que causó que el binario de rayos X baje en brillo, sino por lo que sucede a continuación.

“Lo realmente emocionante es que puede haber eventos adicionales en otros datos, por lo que ahora tenemos una motivación donde podemos ir y buscarlos”, dice.

Di Stefano siente lo mismo, esperando que la publicación atraiga a otros a este tipo de investigación. Ella dice que el equipo está trabajando duro, estudiando los cielos en busca de otras binarias de rayos X que puedan presentar una atenuación similar.

“En última instancia”, señala, “la mejor verificación será el descubrimiento de más planetas”.

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