Dopo un scrupoloso sforzo di ricerca che ha setacciato migliaia di segnali, un team guidato da Rosanne Di Stefano dell'Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics ha determinato che un enorme calo della luce a raggi X dalla Galassia Whirlpool è meglio spiegato dalla presenza di un pianeta extragalattico. I ricercatori hanno soprannominato questo pianeta extra-galattico M51-ULS-1b, e la sua scoperta potrebbe cambiare il modo in cui cerchiamo pianeti al di fuori del Sistema Solare – nella Via Lattea e oltre.
"Dimostra un nuovo metodo che può essere utilizzato dalla comunità per trovare nuovi pianeti sia nella Via Lattea che in altre galassie. E ci sentiamo umili per il fatto che la scoperta di un extroplanet candidato in un'altra galassia collega questo lavoro con una storia lunga e interessante".
Rilevare gli esopianeti nella galassia della Via Lattea è abbastanza impegnativo. Il più delle volte, determiniamo la presenza di pianeti in orbita attorno alle stelle della Via Lattea per inferenza – vedendo l'effetto che hanno sulla stella stessa, piuttosto che rilevare direttamente l'esopianeta.
Uno di questi metodi è il metodo di transito. Quando un esopianeta passa tra noi e la sua stella mentre orbita, possiamo rilevare deboli cambiamenti nella luminosità della stella, noti come curva di luce. In un articolo del 2018,Di Stefano e la sua collega Nia Imara hanno dimostrato che un esopianeta potrebbe avere un effetto diverso su un tipo di stella binaria chiamata binaria a raggi X. Si tratta di coppie di stelle così vicine tra loro che una sta sifonando e accrescendo materiale dall'altra, un processo che produce radiazione X. Sebbene brillanti, queste stelle in accrescimento sono tipicamente fisicamente piccole, stelle di neutroni o buchi neridi massa stellare. Questa piccola dimensione potrebbe consentire un'eclissi totale o quasi totale della radiazione X.
"Naturalmente non sapevamo se i pianeti orbitassero tipicamente attorno a binari a raggi X, ma c'erano alcune ragioni per pensare che avesse senso cercarli", ha detto Di Stefano. "La ricerca richiede molto tempo e cura, soprattutto per trovare un primo esempio, che deve essere particolarmente attentamente testato e esaminato. L'estate successiva ho avuto alcuni studenti in visita che hanno lavorato con me e la loro partecipazione ha fornito una buona opportunità per iniziare la ricerca".
Il team ha utilizzato osservazioni di tre galassie – la Galassia Whirlpool (M51), la Galassia Girandola (M101) e la Galassia Sombrero (M104) – prese utilizzando due osservatori spaziali a raggi X, Chandra e XMM-Newton. Da queste osservazioni, i ricercatori hanno estratto 2.624 curve di luce binarie a raggi X e si sono messi al lavoro alla ricerca di un'eclissi.
Delle migliaia di segnali, tuttavia, solo uno era coerente con ciò che il team stava cercando. Era una binaria a raggi X ultra-luminosa chiamata M51-ULS-1, costituita da un piccolo oggetto ultradenso (non è chiaro se si tratti di un buco nero o di una stella di neutroni) e di una compagna massiccia, come una stella calda e luminosa di tipo B.