Primeiro exoplaneta fora da nossa galáxia pode ter sido descoberto

Exoplaneta fora da nossa galáxia pode ter sido descoberto ao ocultar uma emissão em raio-x de um sistema binário. Crédito NASA/CXC/M. Weiss

Uma equipe de pesquisadores realizou uma varredura de diversos objetos de interesse e encontrou pela primeira vez evidências da existência de um planeta fora de nossa galáxia. Este exoplaneta estaria localizado em um sistema binário em um dos braços da galáxia Messier 51, apelidada de Galáxia do Redemoinho. 

Desde meados da década de 1990, mais de 4000 exoplanetas foram encontrados — todos na Via Láctea e a maioria em um raio de 3 mil anos luz ao nosso redor. Se esta descoberta for confirmada, esse planeta estaria a 28 milhões de anos luz da Terra, milhões de vezes mais distante do que qualquer outro já descoberto. 

No estudo, publicado na revista Nature Astronomy, os pesquisadores detalham sua varredura. A equipe observou emissões no espectro raio-x de mais de 220 sistemas em três galáxias. Os telescópios usados foram o Observatório de raios-X Chandra, da NASA, e o X-ray Multi-Mirror, da Agência Espacial Europeia. 

“Estamos tentando abrir uma arena inteiramente nova para encontrar outros mundos. Fizemos isso ao procurar por candidatos a planetas no espectro raio-X, uma estratégia que torna possível descobri-los em outras galáxias,” afirma Rosanne Di Stefano, do Centro para Astrofísica Harvard & Smithsonian (CfA, na sigla em inglês) e líder do estudo. Ainda assim, mesmo com a abrangência das observações, apenas evidências deste exoplaneta foram encontradas.

Novas técnicas e novos horizontes

Ao contrário de outros objetos astronômicos notáveis, os planetas são muito mais discretos. Não possuem o brilho das estrelas, nem a enorme atração gravitacional dos buracos negros, e nem ao menos emitem grandes quantidades de radiação como quasares. Eles são pequenos e opacos quando estão distantes, o que torna sua detecção um desafio. 

Mas isso não quer dizer que não existam técnicas para isso. Mesmo que a observação direta seja rara, os astrônomos usam da interferência da presença de um planeta em estrelas e outros objetos para que seja possível detectá-lo. Uma das maneiras mais comuns é observar a ligeira queda na luz captada de uma estrela quando um planeta passa na sua frente, ocultando-a parcialmente. Nesse processo, chamado de trânsito astronômico, mesmo sem vê-lo diretamente, os observadores podem inferir a sua presença.

Técnicas como essa já resultaram na detecção de milhares de exoplanetas, mas elas possuem seus limites. Como as estrelas são muito grandes em relação aos planetas, é preciso de instrumentos muito precisos para detectar essa queda na luz captada. Dessa forma, quanto mais distante um sistema está da Terra, mais difícil é utilizá-la.

Para superar esse problema, a equipe do CfA utilizou uma abordagem diferente. Os astrônomos procuraram por planetas que estariam passando em frente de fontes de raios-x, que são geralmente menores e mais pontuais. Dessa forma, quando um planeta passasse em trânsito na sua frente, poderia ocultar uma parcela muito maior da radiação emitida do que seria possível ao observar a luz visível de estrelas. Para detectar essa diferença, seria preciso de instrumentos menos precisos, compensando pela maior distância.

A observação

E foi justamente isso que aconteceu. Na observação que levou à possível descoberta, a equipe apontou o telescópio Chandra para um sistema binário chamado M51-ULS-1. Diferente do nosso Sistema Solar, em sistemas binários há dois objetos massivos no centro, orbitando ao redor de um ponto em comum. No caso, o maior deles é uma estrela de nêutrons ou um buraco negro (ainda não se sabe), acompanhado por uma estrela comum, cerca de 20 vezes mais massiva que o Sol. 

Conforme orbitava a estrela, o outro objeto atraía grandes quantidades de gás de suas camadas superficiais. Nesse processo, o material é aquecido e brilha com grande intensidade, tanto no espectro visível quanto em raios-x. Como esse feixe de gás aquecido é muito menor que uma estrela, quando o suposto planeta passou na sua frente, ele pôde bloquear sua emissão de raios-x por completo, durante um trânsito de aproximadamente três horas.

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Ao analisar o perfil dessa observação, os astrônomos perceberam que era similar a outros fenômenos de ocultação locais, causados por planetas. Dessa forma, concluíram que era pouco provável que tenha sido causado por uma nuvem de poeira ou qualquer outro objeto. 

Com esses mesmos dados, a equipe estimou que o candidato a exoplaneta deve ter o tamanho de Saturno. Já a sua órbita está duas vezes mais distante de M51-ULS-1 do que Saturno está do Sol. 

A história desse planeta distante provavelmente foi bastante conturbada no passado: como orbita um buraco negro ou estrela de nêutrons, o planeta teria de ter sobrevivido a explosão em supernova da estrela que os gerou. No futuro, ele ainda pode passar por outra supernova, dessa vez gerada pela segunda estrela no centro do sistema. 

Dificuldades na confirmação

Apesar das evidências promissoras, será difícil realizar outras observações para confirmar a descoberta. Os dados permitiram estimar que o exoplaneta demoraria 70 anos para voltar a ocultar o feixe de raios-x. 

“Infelizmente, para confirmar que nós vimos um planeta, provavelmente teríamos que esperar décadas para ver outro trânsito,” disse Nia Imara, co-autora do estudo na Universidade da Califórnia (EUA). “E, por causa de incertezas quanto ao tempo de órbita, não saberíamos dizer quando devemos observá-lo.”

Mas isso não desanimou a equipe, que ainda pode usar sua nova técnica em muitos outros sistemas, tanto em outras galáxias como localmente, onde podem procurar por planetas em sistemas incomuns. “Sabemos que estamos fazendo uma declaração animadora e ousada, então esperamos que outros astrônomos a analisem com cuidado,” disse Julia Berndtsson, da Universidade de Princeton (EUA) e co-autora do estudo. “Acho que temos um argumento convincente, e esse processo é como a ciência funciona.”