Per la prima volta sono stati osservati i segni di un esopianeta in transito su una stella al di fuori della Via Lattea. Questo incredibile risultato, ottenuto grazie all’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, apre una nuova frontiera di ricerca per esopianeti situati a distanze sempre maggiori.

Un possibile candidato esopianeta è stato rilevato nella galassia a spirale Messier 51 (M51) chiamata anche Galassia Whirlpool a causa del suo profilo distintivo a spirale.

Gli esopianeti sono definiti come pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare e sino ad oggi, tutti gli esopianeti conosciuti oppure candidati a esserlo, sono stati trovati all’interno della Via Lattea a meno di 3000 anni luce dalla terra. Ma l’esopianeta di M51 sarebbe distante circa 28 milioni di anni luce, migliaia di volte più lontano di quelli presenti nella Via Lattea.

Stelle binarie a raggi X

Questo nuovo risultato si basa sull’osservazione dei transiti, eventi in cui il passaggio di un pianeta davanti a una stella blocca parte della luce della stella e produce un caratteristico picco nello spettro di emissione. Gli astronomi che utilizzano telescopi sia terrestri che spaziali, come quelli delle missioni Kepler e TESS della NASA, hanno cercato segnali nella luce ottica, la parte della radiazione elettromagnetiche che anche gli esseri umani possono vedere, consentendo la scoperta di migliaia di questi pianeti.

Gli astronomi del Chandra X-Ray Observatory hanno invece cercato questi picchi tra i raggi X ricevuti dalle stelle binarie a raggi X. Questi sistemi molto luminosi contengono tipicamente una stella di neutroni o un buco nero che attira gas da una stella compagna nella vicina orbita. Il materiale vicino alla stella di neutroni o al buco nero si surriscalda ed emette raggi X.

Poiché la regione che produce raggi X luminosi è piccola, un pianeta che gli passa davanti potrebbe bloccare la maggior parte o la totalità dei raggi X, rendendo il transito più facile da individuare l’emissione potrebbe sparire completamente. Questo consente di rilevare esopianeti a distanze molto maggiori rispetto agli attuali studi sul transito della luce ottica, che devono essere in grado di rilevare minuscole diminuzioni di luce perché il pianeta blocca solo una piccola frazione della stella.

Esopianeta
Immagine composita di M51 con i raggi X di Chandra e la luce ottica di Hubble. Il quadrato indica la posizione del possibile esopianeta.
Credit: X-Ray NASA/CXC/SAO/R. Di Stefano, Ottica NASA/ESA/STScI/Grendler
https://chandra.harvard.edu/photo/2021/m51/

Esopianeti extragalattici

I ricercatori hanno utilizzato questo metodo per rilevare l’esopianeta candidato in un sistema binario chiamato M51-ULS-1, situato in M51. Questo sistema binario contiene un buco nero o una stella di neutroni in orbita attorno a una stella compagna con una massa circa 20 volte quella del Sole. Il transito di raggi X osservato utilizzando i dati di Chandra è durato circa tre ore, durante le quali l’emissione di raggi X è scesa a zero. Sulla base di questa e di altre informazioni, i ricercatori stimano che l’esopianeta candidato in M51-ULS-1 avrebbe all’incirca le dimensioni di Saturno e orbiterebbe attorno alla stella di neutroni o al buco nero al doppio della distanza di Saturno dal Sole.

Sebbene questo sia un risultato incredibile, sarebbero necessari più dati per verificare che si tratti davvero di un esopianeta extragalattico. Purtroppo, data l’orbita così lontana del pianeta candidato, non transiterà più davanti alla stella binaria per i prossimi 70 anni, vanificando ogni tentativo di osservazione di conferma per decenni.

Gli scienziati escludono che questo oscuramento possa essere stato causato da una nuvola di gas e polvere transitata davanti alla sorgente di raggi X in quanto le caratteristiche dell’evento osservato in M51-ULS-1 non sono coerenti con il passaggio di una tale nuvola mentre il modello relativo a un pianeta è coerente con i dati.

Se esiste davvero un pianeta in questo sistema, ha avuto una storia di certo tumultuosa e un passato violento. Un esopianeta simile avrebbe dovuto sopravvivere all’esplosione di una supernova che ha creato la stella di neutroni o il buco nero. E anche il suo futuro potrebbe essere pericoloso. Ad un certo punto la stella compagna potrebbe esplodere come ulteriore supernova e colpire nuovamente il pianeta con livelli di radiazioni estremamente elevati.

Lo studio ha cercato i transiti di raggi X in tre galassie oltre la Via Lattea, utilizzando sia Chandra che l’XMM-Newton dell’Agenzia spaziale europea, coprendo 55 sistemi in M51, 64 sistemi in Messier 101 (la galassia “Girandola”) e 119 sistemi in Messier 104 (la galassia “Sombrero”), trovando soltanto questo singolo candidato esopianeta.

Gli autori cercheranno negli archivi sia di Chandra che di XMM-Newton per scovare ulteriori candidati esopianeti in altre galassie e all’interno della via Lattea.

Riferimenti:

Immagine di copertina:

Illustrazione del transito di M51-ULS-1

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