Haben Astronomen den ersten Planeten außerhalb unserer Galaxie entdeckt?
Copyright: NASA/CXC/M. Weiss (l.) / ESA (r.)
Cambridge (USA) – Ein Team um die Harvard-Astronomin Rosanne Di Stefano hat Hinweise auf einen möglichen Planeten in der sogenannten Whirlpool-Galaxie “Messier 51“ entdeckt und erklärt selbst, dass es sich damit um den ersten Planeten handelt würde, der außerhalb unserer eigenen Heimatgalaxie, der Milchstraße, entdeckt wurde. Tatsächlich beansprucht diese Entdeckung jedoch bereits ein anderes Team für sich.
Wie Di Stefano, Kollegen und Kolleginnen aktuell im Fachjournal “Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-021-01495-w) berichten, gelang die Entdeckung mit dem Röntgen-Weltraumteleskopen „XMM-Newton“ (ESA) und „Chandra“ (NASA) in Form einer zeitlich begrenzten Abschwächung der Röntgenstrahlung eines Systems, in dem ein massereicher Stern von etwa 20 Sonnenmassen, einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch umkreist. Das Abschwächen deuten die Astronominnen und Astronomen als Folge der Passage eines Planeten vor der Röntgenquelle rund um den Neutronenstern oder das Schwarze Loch.
Dieses System mit der Bezeichnung „M51-ULS-1“ befindet sich im Innern der aufgrund ihrer charakteristischen Form als „Whirlpool“ bezeichneten Galaxie „Messier 51“ (M51). Der dortige Planet wäre 28 Millionen Lichtjahre von der Erde und damit Tausende Male weiter entfernt, als alle bislang bekannten Exoplaneten innerhalb der Milchstraße.
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Die Entdeckung des Planetensignals ist vergleichbar mit der visuell basierten sogenannten Transit-Methode zur Suche nach Exoplaneten um andere Sterne innerhalb unserer eigenen Galaxie. Allerdings ist es hier das sichtbare Licht des Zentralgestirns, das immer dann von einem Planeten leicht abgeschwächt wird, wenn dieser – von der Erde aus betrachtet – vor der „Sonnenscheibe“ seines Sterns in einem sog. Transit vorüberzieht. Liegen mehrere solcher Abdimmungsereignisse in wiederkehrenden Intervallen vor, kann man davon ausgehen, dass diese von einem planetengroßen Objekt auf einer stetigen Umlaufbahn um den Stern verursacht werden. Statt nun jedoch nach abgeschwächten Lichtquellen zu suchen, haben sich Di Stefano und ihr Team auf die Röntgenstrahlung aus fernen Doppelstern- bzw. hellen Binärsystemen konzentriert.
Hintergrund
Bereits 2018 hatten Astronomen um Prof. Xinyu Dai und Dr. Eduardo Guerras von der University of Oklahoma im Fachjournal „The Astrophysical Journal“ (DOI: 10.3847/2041-8213/aaa5fb) von ihrer Entdeckung gleich mehrerer Planeten in einer rund 3,8 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernten Galaxie berichtet, deren Planetenmassen vergleichbar mit der des Erdenmondes bis hin zu der unseres Jupiters seien. Auch diese Beobachtung gelang mit Hilfe des Röntgenteöeskops „Chandra“ und der Vordergrundgalaxie „RX J1131-1231“, die als sog. Gravitationslinse wirkte und so den Blick auf einen dahinterliegenden Quasar – also ein aktives Schwarzes Loch im Zentrum einer Hintergrundgalaxie – ermöglichte. Dabei vergrößerte die Schwerkraft der Vordergrundgalaxie die Strahlung des Quasars durch den Gravitationslinseneffekt auf charakteristische Weise, während die Spektralanalyse an einigen Stellen auffällige Verschiebungen aufzeigte. Diese deuten die Astronomen seither als Signaturen einer Ansammlung von mond- bis jupitergroßen Planeten innerhalb der Vordergrundgalaxie. Zumindest stimmt die Signatur mit eben jenem vorherberechneten Muster solcher Planeten durch den Gravitationslinseneffekt überein (…GreWi berichtete).
Anhand der bislang gesammelten Daten schätzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass es sich bei dem Planeten um einen Planeten von in etwa der Größe unseres Saturns handelt, der den Neutronenstern oder das Schwarze Loch von M51-ULS-1 in etwa der doppelten Distanz zwischen Saturn und Sonne umkreist.
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Obwohl noch weitere Beobachtungsdaten notwendig sind, wird es damit aber weitere 70 Jahre dauern, bis der Planet erneut die Röntgenquelle so passiert, dass dieser Röntgentransit erneut beobachtet werden kann. Eine Bestätigung des Kandidaten als tatsächlicher Planet wird also noch ein ganzes Weilchen auf sich warten lassen, denn wir müssen noch einige Jahrzehnte auf einen weiteren Transit warten“, erläutert die Co-Autorin der Studie Nia Imara von der University of California at Santa Cruz.
Zumindest zeigen sich die Autorinnen und Autoren zuversichtlich, dass andere Erklärungen für die Abdimmung weniger wahrscheinlich sind, wie die Erklärung in Form des beschriebenen Planetenkandidaten. „Während in Modellberechnungen beispielsweise Gas- und Staubwolken nicht mit den Beobachtungsdaten übereinstimmen, passt die Vorstellung eines Planeten sehr gut auf das, was wir sehen.“
„Wir sind uns bewusst, dass wir hier eine sehr mutige Behauptung aufstellen und erwarten entsprechend auch, dass andere unsere Beobachtungen kritisch überprüfen“, kommentiert eine weitere Mitautorin, Julia Berndtsson von der Princeton University, die Schlussfolgerung der Studie und führt dazu weiter aus: „Wir glauben aber, dass wir recht gute Argumente haben und genau so funktioniert der wissenschaftliche Prozess.“
Sollte sich die Beobachtung als Planeten bestätigen, so hätte dieser Planet bereits jetzt eine extreme Vergangenheit hinter sich: „Der Planet in diesem System hätte bereits die Supernova, also die Explosion eines ihrer Sterne miterlebt, durch die dieser zu einem Schwarzen Loch oder Neutronenenstern wurde. Auch die Zukunft des Planeten könnte gefährlich werden, da auch der noch vorhandene massereiche Stern in irgendwann einmal in einer Supernova enden wird.“
Recherchequelle: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ESA, eigene Recherchen grenzwissenschaft-aktuell.de
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