Les données de rayons X révèlent la toute première planète en orbite autour d'étoiles dans une autre galaxie

Galaxie avec des bras en spirale pleins d

La galaxie Whirlpool (M51), où l'exoplanète candidate M51-ULS-1b a été détectée par l'observatoire à rayons X Chandra. Nous voyons cette galaxie de face. Image viaNasa/ ESA/ S. Beckwith (STScI)/ Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

Au cours des dernières décennies, les astronomes ont découvert plus de4000 exoplanètes, ou des mondes en orbite autour d'autres étoiles. Elles vont des petites planètes rocheuses aux énormes géantes gazeuses, mais elles ont toutes une chose en commun. Chaque exoplanète trouvée en orbite autour d'une étoile a jusqu'à présent résidé dans notre propre galaxie de la Voie lactée. Cela a du sens, puisque les propres étoiles de la Voie lactée sont les étoiles les plus proches de nous, cosmiquement parlant. Mais maintenant, les scientifiques du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics – dirigés parRosanne Di Stefano– ont utilisé les données des rayons X pour franchir le pas de géantextragalactiquel'espace, pour trouver la première preuve d'une planète en orbite autour d'étoilesdans une autre galaxie.

La planète, encore candidate à ce stade, semble en orbite autour d'unsystème stellaire binaire– deux étoiles en orbite mutuelle – dans le glorieuxGalaxie tourbillon(M51), une galaxie que nous voyons de face, à 23 millionsAnnées lumièreDepuis la terre.

La nouvelle extragalactique étaitsignalédansLe Blog Physique arXivparAstronomy.comle 24 septembre 2020.

Un nouveauÉvalués par les pairspapier détaillant la découverte a étésoumisà arXiv le 18 septembre 2020.

Gaz incandescent orange en spirale, poussière et étoiles brillantes, avec carré en pointillé blanc et annotations de texte.

Image de la galaxie Whirlpool de Chandra. Le système stellaire M51-ULS-1, vu en rayons X brillants, est le point orange au centre du carré. Image via R. Di Stefano et al./MNRAS.

La planète a été étiquetée M51-ULS-1b et est estimée légèrement plus petite que Saturne. Il orbite autour de ses étoiles à environ 10 fois la distance de la Terre au soleil. Il a été détecté pour la première fois le 20 septembre 2012 par la NASAObservatoire de rayons X Chandra, mais est passé inaperçu dans les ensembles de données à l'époque. Il n'a été trouvé que plus tard par Di Stefano et d'autres collègues.



C'est une découverte passionnante, mais comment les astronomes l'ont-ils fait, surtout quand il peut être assez difficile de trouver des planètes dans notre propre galaxie ?

La réponse est que ce système d'étoiles binaires est plutôt unique. L'une des deux étoiles du binaire est simplement une étoile massive. Mais l'autre est considéré comme un vestige stellaire, soit unétoile à neutronsou untrou noir. L'étoile massive est progressivement consommée par l'étoile à neutrons ou le compagnon du trou noir, dont l'un ou l'autre aurait une attraction gravitationnelle extrême. La poussière qui en résulte libère d'énormes quantités d'énergie sous forme derayons X, le même rayonnement électromagnétique utilisé pour prendre des images de l'intérieur d'un corps humain ou d'autres objets. La quantité de rayons X libérée est si massive que ce système binaire est l'une des sources de rayons X les plus brillantes de toute la galaxie Whirlpool.

Aussi, que l'objet émettant les rayons X soit une étoile à neutrons ou un trou noir, il est très petit, plus petit que beaucoup de planètes. L'équipe a calculé que si une planète de la taille de Saturne tournait autour d'elle et transitait devant elle depuis notre point de vue – la façon dont de nombreuses exoplanètes sont découvertes – elle éclipserait entièrement l'objet. Comme l'a vu Chandra, le transit a duré environ trois heures.

Vaisseau spatial avec la Terre et les étoiles à proximité en arrière-plan.

La planète extragalactique a été détectée pour la première fois par l'observatoire à rayons X Chandra en 2012, mais n'a été remarquée que bien plus tard (illustration de l'artiste). Image via la NASA/Observatoire de rayons X Chandra.

La planète possible ne pourrait-elle pas être en fait une autre étoile ? Les chercheurs disent non, car le système binaire est trop jeune pour d'autresnaines blanchesou d'autres étoiles à y avoir évolué. Qu'en est-il des variations naturelles de luminosité de l'étoile à neutrons ou du trou noir ? Encore une fois, l'équipeditc'est peu probable, car les différentes fréquences lumineuses du spectre se sont toutes atténuées puis se sont éclaircies à nouveau en même temps, exactement ce à quoi on s'attendrait d'une éclipse par un corps plus grand passant devant :

Il est approximativement symétrique et a une forme typique des transits dans lesquels la source et l'objet en transit ont une taille comparable.

Les chercheurs s'attendent maintenant à ce que d'autres candidats planétaires soient bientôt trouvés :

Les archives contiennent suffisamment de données pour mener des enquêtes comparables aux nôtres plus de dix fois. Nous anticipons donc la découverte de plus d'une douzaine de planètes candidates extragalactiques supplémentaires sur des orbites larges.

Étant donné que notre propre galaxie à elle seule est maintenant estimée contenir des milliards de planètes, peut-être même plus de planètes que d'étoiles, il est raisonnable de conclure que d'autres galaxies le font aussi.

Cette découverte est alléchante, mais ce n'est en fait pas la première détection possible d'une planète dans une autre galaxie. CommesignalédansTerreCielen février 2018, des astronomes de l'Université d'Oklahoma (UO)annoncépreuves de plusieurs planètes dans une galaxie distante de 3,8 milliards d'années-lumière, qui contient lequasar RX J1131-1231. La principale différence avec celles-ci est qu'il s'agit de planètes 'voyous' flottant librement qui n'orbitent autour d'aucune étoile, et la preuve en est moins directe, en utilisant untechnique de microlentille de quasaroù la gravité du quasar agit comme une loupe naturelle. Le quasar amplifie la lumière provenant de sa galaxie, ce qui facilite la détection des entités distantes.

Tête de femme souriante sur fond blanc.

Rosanne Di Stefano du Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, qui a dirigé l'équipe de découverte. Image viaUniversité de Harvard.

Cette découverte a également été faite en utilisant Chandra. En utilisant des modèles de microlentilles au centre de supercalcul de l'OU, les chercheurs ont calculé qu'il pourrait y avoir jusqu'à 2 000 exoplanètes voyous dans cette galaxie, allant de la masse de la lune à la masse de Jupiter.

On pense également que des millions ou plus de planètes voyous comme celles-ci existent dans notre propre galaxie, mais on ne sait pas encore si elles ont été éjectées de leurs systèmes planétaires d'origine ou simplement formées là où elles se trouvent.

M51-ULS-1b, cependant, serait la première planète 'régulière' découverte dans une galaxie voisine, une planète qui orbite autour d'une étoile. C'est de bon augure pour la perspective d'en découvrir beaucoup d'autres dans les années à venir. Si notre galaxie, la galaxie Whirlpool et d'autres sont remplies de planètes, alors combien de mondes pourrait-il y avoir dans l'univers ? C'est une pensée hallucinante, surtout quand on a cru pour la première fois qu'il y avait environ 200 milliards de galaxies dans l'univers observable, maisétudes plus récentesdire qu'il y en a au moins 10 fois plus, ou 2mille milliardsgalactique. Wow.

Bottom line: Les astronomes ont utilisé des données de rayons X pour faire la première découverte d'une exoplanète - étiquetée M51-ULS-1b - en orbite autour d'une étoile dans une autre galaxie. La planète semble orbiter dans un système d'étoiles doubles dans la galaxie Whirlpool (M51), à 23 millions d'années-lumière.

Source : M51-ULS-1b : Le premier candidat pour une planète dans une galaxie externe

Via Astronomy.com