Космический рентгеновский телескоп Chandra позволил найти первую потенциальную экзопланету в другой галактике. Планета вращается в двойной звёздной системе в галактике на расстоянии 23 миллионов световых лет и обнаружена благодаря вызванному ею затмению своей звезды — компактного сверхмощного рентгеновского источника.
Новый метод поиска экзопланет, пригодный и для исследования других галактик, заключается в регистрации падения яркости мощных рентгеновских источников (вырожденных звёзд), которое вызвано транзитом планеты. Таким образом удалось обнаружить объект M51-ULS-1b в спиральной галактике M51 (галактике «Водоворот» в созвездии Гончих Псов), который может быть газовым гигантом или коричневым карликом в рентгеновской двойной системе. Статья астрономов Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики об этом возможном открытии появилась в сентябре 2020 года и пока доступна в виде препринта на arXiv.org; вероятно, она позже будет опубликована в MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).
Галактика «Водоворот» (Whirlpool), или M51 — это спиральная галактика на расстоянии 23 миллионов световых лет. Она различима в бинокль (видимая звёздная величина около +8m), и её легко найти в северном небе рядом с крайней звездой ковша Большой Медведицы, хотя формально участок относится к соседнему созвездию Гончих Псов. Это один из первых внегалактических объектов, которые начали фотографировать в середине XIX века. У галактики есть компаньон — соседняя карликовая галактика NGC 5195, которую она постепенно поедает, поэтому пара галактик эффектно смотрится на снимках. Предполагается, что на картине Ван Гога «Звёздная ночь» изображён именно этот объект, хорошо известный тогда по публикациям астрономических зарисовок в журналах.
Внегалактические планеты — объекты в звёздных системах или одинокие планеты за пределами нашей Галактики. Большинство из открытых на сегодня около 6 тысяч экзопланет вращаются вокруг звёзд на расстояниях до сотен световых лет, то есть относятся к ближайшим галактическим окрестностям. Более удалённые звёзды, даже внутри Галактики, находятся за пределами возможностей изучения их планетных систем. Тем более это относится к объектам в других галактиках на расстояниях в миллионы световых лет (например, расстояние до центра нашей Галактики составляет 25 тысяч световых лет, а ближайшая гигантская галактика Андромеды находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет). Тем не менее несколько внегалактических планет-кандидатов известны. Они все были открыты методом гравитационного микролинзирования (искажение траектории световых лучей от удалённого источника света в гравитационном поле звезды и её планетной системы). Об этом методе и одной из недавно обнаруженных таким образом планет (всё ещё внутри нашей Галактики) мы писали ранее. Это косвенный метод, и на внегалактических расстояниях возможности независимо подтвердить открытие экзопланеты другими способами практически нет. Объект M51-ULS-1b стал первой внегалактической планетой, которую открыли стандартным для исследования «ближних» экзопланет методом транзита — наблюдений за периодическими «затмениями» планетой своей звезды в процессе движения по орбите.
Метод транзита — один из двух популярных методов исследования экзопланет поблизости, вместе с методом радиальной скорости. В настоящее время на орбите находится космический телескоп TESS, основная задача которого — мониторинг нескольких тысяч ближайших звёзд на всей небесной сфере и поиск их планет этим способом (подробнее об этом проекте NASA есть отдельная статья на нашем сайте). Аналогичную задачу раньше решал уже закончивший работу космический телескоп Kepler. Основное отличие двух проектов в том, что TESS мониторит посекторно почти всё небо, исследуя звёзды на расстояниях до 100-200 световых лет, а Kepler сосредоточился на небольшом участке, но зато захватывал звёзды на расстояниях до 3 тысяч световых лет (о проекте Kepler также есть заметка на сайте). Но внегалактические расстояния — на порядки больше, и точные наблюдения за яркостью обычных звёзд даже в соседних галактиках пока невозможны. Поэтому для исследования в других галактиках пригодны только сверхъяркие объекты (необязательно звёзды, яркие в оптическом диапазоне). Пока что это — рентгеновские источники, которые чаще всего являются двойными системами, где компактный объект (чёрная дыра или нейтронная звезда) активно поглощает вещество звезды-компаньона.
Таких объектов в галактиках может быть до нескольких сотен. На приведённом выше снимке галактики M51 (слева), сделанном телескопом Chandra, они видны в виде ярких точек. Если система содержит крупную экзопланету, то она может вызывать кратковременное полное или частичное падение яркости источника в рентгеновском диапазоне, аналогичное оптическому транзиту, которое могут отследить телескопы. Самые первые открытые в середине 1990-х годов экзопланеты в нашей Галактике тоже находили вблизи подобных экзотических объектов. Впоследствии, когда количество экзопланет стало измеряться тысячами, интерес по понятным причинам сместился к планетам в системах звёзд, похожих на Солнце (а ещё лучше — в их «зонах потенциальной обитаемости» и желательно поближе, например, возле Проксимы Центавра). Но в других галактиках пока что особо выбирать доступные для исследования объекты не приходится.
Группа из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики искала события транзита среди 2624 архивных кривых блеска для более чем двухсот рентгеновских источников в спиральных галактиках M51, M101 и M104 по данным орбитального телескопа Chandra. Два других объекта здесь тоже знакомы астролюбителям — это фотогеничные галактики «Вертушка» в Большой Медведице (M101) и «Сомбреро» в Деве (M104), удачно ориентированные для наблюдений по отношению к нам. Один из найденных случаев хорошо соответствует кривой блеска в модели одиночного транзита. Он и относится к рентгеновскому источнику с обозначением M51-ULS-1 — молодой массивной двойной системе ближе к окраине галактики M51. Объект, вызвавший полное затемнение источника на 20—30 минут, теоретически мог бы относиться к нескольким классам, включая каменные или газовые планеты, а также звёзды — белые карлики или звёзды класса M (обычные звёзды — красные карлики). Свойства световой кривой, как считают авторы, исключают «звёздную» природу этого объекта, который получил «экзопланетное» обозначение M51-ULS-1b. Предполагается, что он несколько меньше Сатурна и может быть горячим газовым гигантом или субзвёздным объектом — коричневым карликом. Он движется по орбите большого радиуса (по оценкам — десятки астрономических единиц) и в своё время пережил взрыв сверхновой в этой двойной системе, который и привёл к образованию компактного рентгеновского объекта. Авторы работы предполагают, что метод можно применять для поиска экзопланет как в других галактиках, так и в Млечном Пути, а его точность будет расти с ростом качества данных от орбитальных телескопов.
