Astrónomos presentan evidencia sobre el hallazgo de un planeta extragaláctico

En una galaxia a 31 millones de años luz de distancia, los astrónomos acaban de encontrar evidencia de un «extroplaneta».

Ilustración de la binaria de rayos X con posible planeta. Crédito: ESA.

Después de un minucioso esfuerzo de investigación que analiza miles de señales, un equipo dirigido por Rosanne Di Stefano del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian ha determinado que una gran caída en la luz de rayos X de la galaxia Remolino (M51) se explica mejor por la presencia de un planeta extragaláctico.

Los investigadores han denominado a este planeta M51-ULS-1b, y su descubrimiento podría cambiar la forma en que buscamos mundos fuera del sistema solar, en la Vía Láctea y más allá.

«Nos sentimos privilegiados de haber podido contribuir con este trabajo», dijo la astrónoma al portal ScienceAlert. «Demuestra un nuevo método que puede ser utilizado por la comunidad para encontrar nuevos planetas tanto en la Vía Láctea como en otras galaxias. Y nos sentimos humildes por el hecho de que el descubrimiento de un extroplaneta candidato en otra galaxia conecta este trabajo con una larga e interesante historia».

Vista de rayos X de XMM-Newton de la galaxia Remolino (M51). Crédito: ESA.

En un artículo de 2018, Di Stefano y su colega Nia Imara demostraron que un exoplaneta podría tener un efecto diferente en un tipo de estrella binaria llamada binaria de rayos X. Estos son pares de estrellas tan juntas que una extrae y acumula material de la otra, un proceso que produce radiación X. Aunque son brillantes, estas estrellas de acreción suelen ser físicamente pequeñas, estrellas de neutrones o agujeros negros de masa estelar. Este pequeño tamaño podría permitir un eclipse total o casi total de la radiación X.

«Por supuesto que no sabíamos si los planetas normalmente orbitan binarias de rayos X, pero había algunas razones para pensar que tiene sentido buscarlos», comentó Di Stefano.

El hallazgo

El equipo utilizó observaciones de tres galaxias —la galaxia Remolino (M51), la galaxia del Molinete (M101) y la Galaxia Sombrero (M104)—, tomadas utilizando dos observatorios espaciales de rayos X, Chandra y XMM-Newton. A partir de estas observaciones, los investigadores extrajeron 2.624 curvas de luz binaria de rayos X y se pusieron a trabajar en busca de un eclipse extroplanetario —es decir, de uno provocado por un planeta fuera de nuestra galaxia—.

Binaria de rayos X M51-ULS-1 antes y durante el evento. Crédito: Di Stefano et al, Nat. Astron., 2021.

Sin embargo, de las miles de señales, solo una era coherente con lo que el equipo estaba buscando. Era una binaria de rayos X ultrabrillante llamada M51-ULS-1, que constaba de un objeto pequeño ultradenso (no está claro si es un agujero negro o una estrella de neutrones) y un compañero masivo, como una estrella tipo B brillante y caliente.

Durante las observaciones, el brillo de la estrella se mantuvo más o menos constante, excepto durante un período de tres horas en el que se oscureció. Además, sus niveles de brillo antes y después de la caída de la luz fueron los mismos, lo que sugiere que lo que causó la atenuación fue algo externo, no una interacción dentro de la relación binaria.

La curva de luz del eclipse exhibida por M51-ULS-1. Crédito: Di Stefano et al, Nat. Astron., 2021.

El siguiente paso fue determinar cuál podría ser esa influencia externa. El equipo consideró cuidadosamente opciones como otras estrellas pequeñas y enanas marrones, prestando especial atención a las nubes de gas, que son comunes en las binarias de rayos X.

Finalmente, determinaron que el mejor ajuste para sus datos era un extroplaneta del tamaño de Saturno, orbitando la binaria a una distancia de decenas de unidades astronómicas.

Cuando los planetas son hallados fuera del sistema solar pero en nuestra propia galaxia, se llaman exoplanetas. Cuando son encontrados fuera de nuestra galaxia, son llamados extroplanetas. Imagen: Ubicación del posible extroplaneta en M51. Crédito: ESA.

«La emoción creció lentamente», contó Di Stefano. «Al principio reconocimos la intrigante posibilidad, pero había muchas razones para ser cautelosos. Tuvimos que considerar minuciosamente todas las alternativas, y el análisis completo involucró varias piezas diferentes, cada una de las cuales tenía que mostrar coherencia con la interpretación de un planeta, y descartar otras posibilidades».

Confirmación

Es poco probable que se confirme el candidato a extroplaneta. Eso generalmente requiere varias caídas de brillo a intervalos regulares, y en su distancia orbital, M51-ULS-1b tarda demasiado en orbitar sus estrellas. No obstante, Di Stefano cree que todos los datos disponibles son consistentes con lo que veríamos en un extroplaneta en órbita.

La forma de confirmar este descubrimiento sería identificar más eclipses de rayos X, tanto dentro como fuera de la Vía Láctea. Pero, habiendo hecho una detección, otra parece solo cuestión de tiempo.

«Este trabajo demuestra un nuevo método con el potencial de descubrir planetas en una amplia gama de sistemas que albergan fuentes de rayos X», escribieron los investigadores en su artículo. «Debido a que las fuentes de rayos X más luminosas se pueden detectar en galaxias externas, la búsqueda de extroplanetas —planetas en órbitas ubicadas fuera de la Vía Láctea— se ha convertido ahora en una empresa realista y práctica».

La investigación ha sido publicada en Nature Astronomy.