Potentiële extragalactische exoplaneet gevonden in Messier 51

Astronomen hebben met behulp van de Chandra röntgentelescoop van de NASA een potentiële extragalactische exoplaneet gevonden in een baan rond een dubbelster in het sterrenstelsel Messier 51 (ook bekend als M51, de Draaikolknevel en NGC 5194). Dit spiraalstelsel bevindt zich op een afstand van ongeveer 26 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Jachthonden – Canes Venatici.

Positie van M51-ULS-1 in Messier 51
Deze Chandra-opname toont heldere röntgenbronnen (gekleurde punten) in Messier 51; M51-ULS-1 is de oranje bron in het centrum van de blauwe omlijning; diffuse emissie is afkomstig van heet gas. Credit: Di Stefano et al.,

In ons eigen sterrenstelsel komen overal planeten voor. De omstandigheden waaronder planeten ontstaan komen ook in andere sterrenstelsels voor.

Echter een ander sterrenstelsel beslaat een heel klein stukje aan de sterrenhemel. De dichtheid van de sterren in dat kleine stukje maakt het extreem lastig om sterren met behulp van de transitiemethode of de radiale snelheidsmethode te onderzoeken op voorkomen van exoplaneten. Met deze twee technieken zijn er al meer dan 4300 exoplaneten in ons eigen sterrenstelsel gevonden.

In externe sterrenstelsels komen relatief kleine hoeveelheden, van een handjevol tot enkele honderden, heldere röntgenbronnen voor.

Deze heldere röntgenbronnen kunnen ruimtelijk worden opgelost en kan men de röntgenemissie van elke bron meten als functie van de tijd.

Met behulp van röntgengegevens van Chandra zochten de astronomen naar mogelijke planeetovergangen in heldere röntgenbronnen in drie sterrenstelsels: Messier 51, Messier 101 en Messier 104.

In een van de helderste röntgenbronnen in Messier 51, de heldere bron M51-ULS-1 werd een enkele transitiekandidaat gevonden.

M51-ULS-1 is op röntgengolflengtes tussen 100.000 en een 1.000.000 maal helderder dan onze Zon op alle golflengtes gecombineerd. M51-ULS-1 is een enorm binair systeem aan de rand van een jonge sterrenhoop. Een van zijn leden is een compact object. Vermoedelijk een neutronenster of een zwart gat. De andere component is een hele zware ster.

De nieuw gevonden kandidaat-planeet, M51-ULS-1b, produceerde een volledige, kortstondige eclips van het binaire systeem.

M51-ULS-b1 is de eerste kandidaat-planeet die werd ontdekt toen hij voorlangs een heldere röntgenbron bewoog waarvan de grootte vergelijkbaar is met die van de planeet zelf. Tijdens de transitie werden de röntgenstralen van M51-ULS-1 gedurende een tijdsinterval van 20-30 minuten volledig geblokkeerd en de reis langs de basislijn duurde ongeveer 3 uur.

Er waren geen simultane waarnemingen op optische en infrarode golflengtes meet de gebieden die bij deze langere golflengtes uitzenden zijn zo groot in vergelijking met de röntgenbron dat er waarschijnlijk geen detecteerbare afname van de emissie zou zijn geweest.

Dit fenomeen staat in contrast met de planeettransities van sterren die relatief kleine dips in flux over de verschillende golflengtes produceren.

Volgens de onderzoekers is M51-ULS-b1 vermoedelijk een gasreus met een straal die iets kleiner is dan die van Saturnus. De ontdekking van deze enkele transitie zal leiden tot meer gedetailleerde studie van planeten en andere objecten met een kleine straal in andere sterrenstelsels.

Een grondige studie van onafhankelijke datasets zal belangrijk zijn om betere statistieken te ontwikkelen. Het ligt binnen het bereik van de huidige generatie röntgentelescopen om informatie te ontwikkelen over de populatie van planeten in een baan om heldere röntgenbronnen en voor toekomstige generaties instrumenten om een alomvattend beeld te ontwikkelen.

De ontdekking van M51 ULS-1b heeft aangetoond dat er in andere sterrenstelsels ook kandidaat exoplaneten voorkomen. En het toont ook aan dat de studie van transities in röntgenlicht de aanwezigheid van anders onzichtbare systemen kan onthullen, waaronder ook bruine dwergen en sterren met een lage massa.

Het ontdekken van bestuderen van extragalactische planeten en andere kleine objecten in andere sterrenstelsels dan het onze kan verbindingen en tegenstellingen tot stand brengen met de omgeving van de Zon in ons eigen sterrenstelsel en het kan inzicht verschaffen in de wederzijdse evolutie van stellaire en binaire banen waardoor we uitgebreider kunnen zoeken naar buitenaards leven.

Door de zoekopdracht uit te breiden wordt de reikwijdte van wat we kunnen zeggen over onze plaats in het heelal groter.

Het artikel van het team zal worden gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Artikel: R. Di Stefano et al. 2020. M51-ULS-1b: The First Candidate for a Planet in an External Galaxy. MNRAS, submitted for publication

Eerste publicatie: 4 oktober 2020
Bron: Sci-News