Впервые за всю историю астрономии ученым удалось обнаружить признаки планеты, проходящей транзитом на фоне звезды, расположенной далеко за пределами нашей галактики, галактики Млечного Пути. Данное открытие было сделано при помощи космической рентгеновской обсерватории Chandra и оно открывает возможности к дальнейшим поискам экзопланет на расстояниях, гораздо больших, чем это было возможно ранее. Вероятная экзопланета-кандидат расположена в спиральной галактике Messier 51 (M51), которую называют еще галактикой Водоворота из-за ее отличительной формы.
Напомним нашим читателям, что экзопланетами в астрономии называют планеты, расположенные за пределами нашей Солнечной системы. В настоящее время известно более 3 тысяч подтвержденных планет и некоторое количество кандидатов, но все они находятся в галактике Млечного Пути на расстоянии не более 3 тысяч световых лет от Земли. Экзопланета в галактике M51 удалена от нас на целых 28 миллионов световых лет, в десятки тысяч раз дальше, чем любая из других известных планет или кандидатов.
Обычно для поисков планет используется транзитный метод, когда телескоп регистрирует изменение яркости звезды в момент, когда между ней и Землей проходит планета. Именно на таком принципе основана работа телескопов-охотников за экзопланетами Kepler и TESS. Тот же самый принцип был использован и для поиска планеты в галактике M51, только вместо работы в оптическом диапазоне использовался поиск "провалов" яркости определенных космических объектов в диапазоне рентгеновского излучения.
В данном случае источниками "фонового" рентгеновского излучения выступали центральные области бинарных систем, в состав которых входит или нейтронная звезда или черная дыра, которые своей гравитацией стягивают и поглощают материю звезды-компаньона. Материя, приближаясь к черной дыре или нейтронной звезде, разогревается до чрезвычайно больших температур и начинает ярко светиться в рентгеновском диапазоне.
Поскольку размеры регионов, излучающих яркий рентген, как правило, не очень велики, то относительно небольшая планета, проходящая на фоне такого региона, может частично или полностью заблокировать все излучение. Случаи таких провалов в рентгеновском излучении искались в данных, собранных и собираемых рентгеновской обсерваторией Chandra и телескопом XMM-Newton, а район поисков охватил приблизительно 55 бинарных систем, расположенных в галактике M51, 64 системы галактики Messier 101 (галактика Ветрушка), и 119 систем галактики Messier 104 (галактика Сомбреро).
Но удача улыбнулась астрономам только один раз в системе M51-ULS-1 галактики M51, содержащей черную дыру или нейтронную звезду, соседствующую со звездой с массой, приблизительно в 20 раз превосходящей массу Солнца. В данных обсерватории Chandra был обнаружен случай транзита, длительностью в три часа, при этом, яркость рентгеновского излучения падала почти до нуля. На основании этой и другой доступной информации ученые рассчитали, что планета, которая могла бы вызвать такой транзитный случай, должна быть размером с Сатурн и находиться от центральной части системы на удалении, в два раза превышающем расстояние от Солнца до Сатурна.
Конечно, говорить о том, что обнаруженный случай транзита вызвала именно планета, еще несколько преждевременно. Параметры вычисленной орбиты этой планеты-кандидата означают, что она пересекает точку между центром системы M51-ULS-1 и Землей один раз в 70 лет, что позволит получить подтверждение только через несколько десятилетий.
Так же случай транзита мог быть вызван и облаками пыли и газа, проходящими на фоне источника рентгена. Однако ученые считают такое объяснение маловероятным, крутизна кривой изменения яркости и другие параметры транзитного случая не согласовываются с моделью прохождения облака, зато они идеально согласовываются с моделью прохождения экзопланеты.
Если действительно в системе M51-ULS-1 находится планета, то ей довелось многое пережить в своей истории. Эта планета должна была пережить взрыв сверхновой, который создал черную дыру или нейтронную звезду, и в какой-то другой момент времени вторая звезда-компаньон также должна взорваться сверхновой, окатив планету мощными потоками радиационного излучения.
В своих дальнейших исследованиях ученые продолжат анализировать архивные данные обсерватории Chandra и телескопа XMM-Newton с целью поисков подобных транзитных случаев и других экзопланет-кандидатов. Особо пристальное внимание будет уделено галактикам M31 и M33, которые находятся значительно ближе к нам, чем галактика M51, что, в свою очередь, позволит обнаружить транзитные события меньшей длительности. Другим направлением работы ученых станет поиск подобного в переделах галактики Млечного Пути, что позволит искать находящиеся неподалеку экзопланеты новым и несколько экзотическим способом.
