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Astrônomos podem ter descoberto o primeiro planeta fora de nossa galáxia
Um exoplaneta em M51 estaria a cerca de 28 milhões de anos-luz de distância, o que significa que estaria milhares de vezes mais longe do que os da Via Láctea.
Por Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica - 26/10/2021


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

Sinais de um planeta transitando por uma estrela fora da galáxia 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 procurar exoplanetas a distâncias maiores do que nunca.

O possível candidato a exoplaneta 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 do nosso Sistema Solar. Até agora, os astrônomos encontraram todos os outros exoplanetas conhecidos e candidatos a exoplanetas na galáxia Via Láctea, quase todos eles a menos 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 longe do que os da Via Láctea.

"Estamos tentando abrir uma nova arena para encontrar outros mundos procurando 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 Centro de Astrofísica | 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 em frente a uma estrela bloqueia parte da luz da estrela e produz um mergulho característico. Astrônomos que usam telescópios terrestres e espaciais — como os das missões Kepler e TESS da NASA — procuraram mergulhos na luz óptica, radiação eletromagnética que os humanos podem ver, permitindo a descoberta de milhares de planetas.

Di Stefano e colegas procuraram por mergulhos no brilho dos raios-X recebidos de binários brilhantes de raios-X. Estes sistemas luminosos normalmente contêm uma estrela de nêutrons ou um buraco negro puxando gás de uma estrela companheira em órbita próxima. O material perto da estrela de nêutrons ou buraco negro fica superaquecido e brilha em raios-X.

Como a região produtora de raios-X brilhantes é pequena, um planeta que passa na frente dele poderia bloquear a maioria ou todos os raios-X, tornando o trânsito mais fácil de detectar porque os raios-X podem desaparecer completamente. Isso poderia permitir que exoplanetas fossem detectados a distâncias muito maiores do que os atuais estudos de trânsito óptico de luz, que devem ser capazes de detectar pequenas quedas na luz porque o planeta bloqueia apenas uma pequena fração da estrela.

A equipe usou esse método para detectar o candidato ao exoplaneta em um sistema binário chamado 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 maior que a do Sol. O trânsito de raios-X que encontraram usando dados chandra durou cerca de três horas, durante os quais a emissão de raios-X diminuiu para zero. Com base nesta e em outras informações, os pesquisadores estimam que o candidato ao exoplaneta em M51-ULS-1 teria aproximadamente o 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 ao planeta significa que ele não atravessaria na frente de seu parceiro binário novamente por cerca de 70 anos, frustrando qualquer tentativa de uma observação confirmadora 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 procurar."

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

"Sabemos que estamos fazendo uma afirmação emocionante e ousada, então esperamos que outros astrônomos olhem com muito cuidado", disse a coautora Julia Berndtsson, da Universidade de Princeton, em Nova Jersey. "Achamos que temos um argumento forte, e esse processo é como a ciência funciona."

Se existe um planeta 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 buraco negro. O futuro também pode ser perigoso. Em algum momento, a estrela companheira também pode explodir como uma supernova e explodir o planeta mais uma vez com níveis extremamente altos de radiação.

Di Stefano e seus colegas procuraram por trânsitos de raios-X em três galáxias além da galáxia Via Láctea, usando tanto Chandra quanto o XMM-Newton da Agência Espacial Europeia. Sua 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 procurarão nos arquivos de Chandra e XMM-Newton para 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 são muito mais próximas do que M51, permitindo que trânsitos mais curtos sejam detectáveis. Outra linha interessante de pesquisa é procurar trânsitos de raios-X em fontes de raios-X da Via Láctea para descobrir novos planetas próximos em ambientes incomuns.

 

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