Našli astronomové první planetu mimo naši galaxii? je to komplikované

Galaxie Vortex, asi 28 milionů světelných let od Země, vypadá pro naše dalekohledy jako kosmické tornádo plné třpytivých drahokamů. Z Whirlpool Center, známého také jako M51, se zvedají obrovské, půvabné boomy. Objímá v sobě mladé hvězdy probouzející se k životu, staré hvězdy expandující, explodující a explodující.

V roce 2012 zachytila ​​observatoř NASA Chandra Observatory, která vidí oblohu v rentgenovém záření, podivný záblesk přicházející z galaxie. Zdroj rentgenového záření v jednom z ramen Whirlpoolu byl asi na dvě hodiny vypnutý, než se náhle probral k životu. U zdrojů rentgenového záření ve vesmíru to není nic neobvyklého. Některé svítí, jiné pravidelně stmívají.

Tento konkrétní zdroj se vynořil z „rentgenové dvojhvězdy“, známé jako M51-ULS-1, která se ve skutečnosti skládá ze dvou objektů: kosmických tanečních partnerů, kteří kolem sebe obíhají potenciálně miliardy let. Jedním z těchto objektů je buď černá díra, nebo neutronová hvězda a druhý může být velký, extrémně jasný typ hvězdy známý jako „modrý obr“.

Když se astronomové pozorně podívali na rentgenový signál z dvojice, začali mít podezření, že příčinou stmívání mohlo být něco, co jsme ještě neviděli: svět mimo Mléčnou dráhu, který nakrátko brání rentgenovým paprskům, aby dosáhly našeho dalekohledy. Tým to nazval „exoplaneta“.

Výzkumný tým vedený astronomkou Rosanne Di Stefano z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Podrobnosti o své hypotéze zveřejnili v Nature Astronomy 25. října. Jejich studie poskytuje důkaz, že rentgenové mrknutí detekované Chandrou je pravděpodobně způsobeno planetou o velikosti přibližně Saturnu, která prochází před M51-ULS-1.

Kandidátská exoplaneta se nazývá „M51-1“ a předpokládá se, že obíhá kolem svého binárního hostitele přibližně ve stejné vzdálenosti jako Uran kolem našeho Slunce.

Zatímco mnoho zpravodajských zdrojů potvrdilo objev jako „první planetu objevenou mimo Mléčnou dráhu“, neexistuje způsob, jak tento objev potvrdit. Alespoň ne po několik dalších desetiletí, kdy má navrhovaná planeta uskutečnit další binární tranzit. Di Stefano říká, že tým modeloval další objekty, které mohou produkovat ponoření do rentgenových paprsků, ale nedopadlo to dobře. Zdůrazňuje však, že nejde o potvrzený nález.

„Nemůžeme s jistotou tvrdit, že se jedná o planetu, ale tvrdíme, že jediný model, který vyhovuje všem datům… je model kandidátské planety,“ říká Di Stefano.

Zatímco jiní astronomové jsou nadšení z používání rentgenového záření jako způsobu objevování vzdálených světů, nejsou přesvědčeni, že Di Stefanův tým dokázal vyloučit další věci, jako jsou velké, neúspěšné hvězdy známé jako hnědí trpaslíci nebo menší, chladnější M hvězdy.

„Toto je buď zcela neočekávaná exoplaneta, která byla objevena téměř okamžitě v malém množství dat, nebo je to něco velmi běžného či různorodého v parku,“ říká Benjamin Pope, astrofyzik, který studuje exoplanety na University of Queensland v Austrálii.

Hledání skrytých světů

Astronomové po desetiletí zkoumají oblohu a hledají planety mimo naši sluneční soustavu. První potvrzený objev exoplanety přišel v roce 1992, kdy existovala dvě nebo více těles Objeven kolem rychle rotující neutronové hvězdy PSR1257 + 12.

Před těmito prvními objevy si lidé často představovali planety velmi podobné těm, na které jsme byli zvyklí v předškolním věku. Skalnaté planety jako Země a Mars, plynní obři jako Jupiter a menší světy, jako Pluto, jsou daleko od Slunce. Od roku 1992 se naše nápady ukázaly jako velmi nenápadité.

Exoplanety opravdu jsou mimozemšťan Světy s velmi zvláštními rysy. támhle Planeta, kde prší železo, velký kupující to Obíhá kolem své domovské hvězdy po dráze ve tvaru vejce, a Planeta „nahá“ v poušti Neptun a tuny super země Který vypadá jako doma, lehce nacpaný. Desítky podivných a nových světů jsou každý rok nadále objevovány výkonnými teleskopy na lov planet.

Ale všechny tyto světy se dosud nacházely v Mléčné dráze.

Je velmi pravděpodobné (ve skutečnosti prakticky jisté), že planety existují mimo naši galaxii – zatím se nám je nepodařilo detekovat. Náš nejbližší galaktický soused, Andromeda, je asi 2,5 milionu světelných let daleko. Nejvzdálenější exoplaneta, kterou jsme našli, se nachází pouhých 28 000 světelných let od Země. Podle katalogu exoplanet NASA.

Najít exoplanety není snadné, protože vesmírem k našim dalekohledům si razí cestu stále méně světla. Málokdy astronomové „vidí“ exoplanetu přímo. Je to proto, že jasné světlo z hvězdy v blízkých planetárních systémech obvykle zakrývá všechny planety, které by kolem ní mohly obíhat.

Aby to astronomové „viděli“, musí zablokovat paprsky hvězdy. Méně než 2 % exoplanet v katalogu NASA o počtu 4 538 silných byla nalezena touto metodou, známou jako „živé zobrazování“.

Ale jedna velmi úspěšná metoda, která má na svědomí více než 3000 objevů exoplanet, je známá jako „tranzitní“ metoda. Astronomové namíří své dalekohledy na hvězdy a pak čekají na periodické poklesy jejich jasnosti. Pokud jsou tyto poklesy doprovázeny pravidelným rytmem, pak mohou představovat planetu pohybující se kolem hvězdy a z našeho pohledu na Zemi periodicky předbíhající svého ohnivého hostitele. Je to stejná myšlenka jako zatmění Slunce, kdy Měsíc prochází přímo před naším Sluncem a nad Zemí se snáší temnota.

Tato metoda byla zásadní pro objev M51-1. Namísto detekce poklesů ve viditelném světle (forma elektromagnetického záření) však tým viděl poklesy v rentgenovém záření (jiná forma elektromagnetického záření). Protože tyto rentgenové paprsky byly emitovány z relativně malé oblasti, říká Di Stefano, zdá se, že tranzitující planeta může blokovat většinu nebo celou.

M51-1

Pokud byla M51-1 planetou, Di Stefanův tým si myslí, že mohla žít turbulentním životem.

Je gravitačně vázán na rentgenový binární komplex M51-ULS-1, o kterém Di Stefanův tým předpokládá, že je tvořen černou dírou nebo neutronovou hvězdou obíhající kolem obří hvězdy. Ve starověkém tanci mezi párem černá díra nebo neutronová hvězda stahovala hmotu z veleobra. Tato hmota složená z prachu a horkého plynu se neustále pohybuje kolem černé díry/neutronové hvězdy v takzvaném akrečním disku. Tento horký disk vydává rentgenové paprsky objevené Chandrou.

Oblasti prostoru kolem rentgenových dvojhvězd jsou násilná místa a tento disk nevyzařuje rentgenové záření stabilně. Někdy se zdá, že rentgenové paprsky zhasnou celé hodiny, ale určit příčinu je obtížné. Duncan Galloway, astrofyzik z Monash University, který studuje dvojhvězdy neutronových hvězd.

Jedním z názorů je, že výpadek by mohl být způsoben tím, že některé horké plyny a prach v systému blokují signál. Není tomu tak, říká Di Stefano, protože plyn a prach poskytnou jiný signál. „Když prochází před zdrojem rentgenového záření, část světla ze zdroje začíná interagovat s vnějšími oblastmi mraku a to dává zřetelný spektrální podpis,“ poznamenává.

Další možností je, že stmívání rentgenového záření je způsobeno různými typy hvězd, které nám zakrývají výhled. Jeden typ, známý jako hnědý trpaslík, vzniká, když se hvězdě nepodaří správně zapálit. Další typ, trpaslík M, je běžný typ hvězdy, který se někdy nazývá „červený trpaslík“. Ale vzhledem ke stáří systému M51-ULS-1 se Di Stefanův tým domnívá, že tyto objekty budou mnohem větší než ten, který objevili.

Di Stefanův tým spustil spoustu modelů, aby prozkoumal různé scénáře, proč by měl být zdroj rentgenového záření vypnutý. Nakonec říká, že to byla planeta velikosti Saturnu a zdálo se, že nejlépe odpovídá tomu, co viděli.

„Kandidátský model planety byl posledním, který přežil, abych tak řekl,“ říká Di Stefano.

Bob je méně přesvědčený. „Osobně bych se nevsadil, že tohle je planeta,“ říká. „Podle mého názoru by to mohl být vynikající společník nebo něco divného, ​​co se děje na disku.“

Důvěřujte procesu

Není to poprvé, co byla observatoř Chandra NASA zachvácena možným objevem „exoplanety“. Studium toho, jak je záření ze vzdálených hvězd „ohýbáno“ gravitací, technika známá jako jemný objektivAstronomové z University of Oklahoma věří, že v roce 2018 objevili tisíce extragalaktických planet. Předchozí studie tvrdily, že našly důkazy o extragalaktických planetách v galaxii Andromeda.

Jiní astronomové byli k těmto objevům také skeptičtí. Stejné pochybnosti se objevily i v případě M51-1. A co je nejdůležitější, je to úplně normální.

Toto je vědecký proces v práci. Di Stefanův tým argumentoval svým případem: M51-1 je extragalaktická planeta. Nyní je potřeba udělat více práce. Potvrzení, že M51-1 je planeta, nebude možné, dokud neuskuteční další rentgenový binární tranzit za několik desetiletí, ale astronomové mají i jiné způsoby, jak prozkoumat své nálezy.

Bob poznamenává, že pokud najdeme podobné systémy v Mléčné dráze, budeme moci sledovat pomocí optických dalekohledů a lépe porozumět tomu, co se může stát v těchto typech systémů.

Víme, že musí existovat planety mimo Mléčnou dráhu, a proto je nakonec lidé objeví. Pro Gallowaye je studie vzrušující ne kvůli tomu, proč rentgenová dvojhvězda klesá jas, ale co se stane potom.

„Opravdu vzrušující je, že v jiných datech mohou být další události, takže nyní máme impuls, kam je můžeme jít a hledat,“ říká.

Di Stefano to cítí stejně a doufá, že příspěvek přivede ostatní k tomuto druhu výzkumu. Říká, že tým tvrdě pracuje a studuje na obloze další rentgenové dvojhvězdy, které by mohly vykazovat podobné stmívání.

„Nakonec bude nejlepším důkazem objevování dalších planet,“ poznamenává.