En planet har för första gången hittats i en annan galax än Vintergatan, enligt en ny preliminär rapport. Arkivdata från rymdteleskopet Chandra tyder på en planet i bana runt en kraftfull källa till röntgenstrålning i Malströmsgalaxen, 25 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Jakthundarna. Planeten passerade i september 2012 framför röntgenkällan som den kretsar runt, vid ett tillfälle när Chandra-teleskopet observerade Malströmsgalaxen.

Eftersom stjärnor bildas på samma sätt i andra galaxer som de bildas i Vintergatan bör planeter också bildas i andra galaxer. Att leta efter planeter i andra galaxer är dock en utmaning och en tidigare planetkandidat, i Andromedagalaxen, är omstridd. När vi observerar en fjärran galax når oss ljuset från dess miljarder stjärnor samlat på en skenbart liten fläck på himlen. Denna trängsel bidrar till svårigheten att studera enskilda stjärnor i andra galaxer.

Galaxernas stora avstånd gör dessutom att de allra flesta stjärnor bortom Vintergatan får för liten skenbar ljusstyrka för att observationer ska vara praktiska, även om vi hade kunnat urskilja stjärnan i trängseln. För att leta efter planeter i en annan galax hjälper det om vi letar runt särskilt ljusstarka stjärnor som dessutom är lätta att urskilja.

En extra titt på arkivdata

Detta har en forskargrupp ledd av Rosanne Di Stefano vid Harvard, USA, gjort. I gruppen ingår bland annat Julia Berndtsson från Sverige, student vid Princeton. Gruppen studerade arkivdata från rymdteleskopen Chandra och XMM-Newton (som båda observerar i röntgenstrålning) och gick igenom tidigare observationer av Vindsnurregalaxen, Sombrerogalaxen och Malströmsgalaxen. Dessa tre galaxer ligger alla mindre än 30 miljoner ljusår bort, i sammanhanget alltså ganska närbelägna.

I de tre galaxerna visar Chandras bilder på hundratals kraftiga röntgenkällor, som på grund av sin stora ljusstyrka är lätta att urskilja även på långt håll. De flesta av dessa källor till röntgenstrålning är dubbelstjärnor, där material från en vanlig stjärna samlas runt ett svart hål eller en neutronstjärna och strålar kraftigt. En sådan dubbelstjärna kan, i röntgenstrålning, sända ut miljontals gånger mer energi varje sekund än vad solen gör.

En röntgendubbelstjärna, där material från en vanlig stjärna (till vänster i bild) förlorar material till en kompakt följeslagare (ett svart hål eller en neutronstjärna). Denna bild är en konstnärlig tolkning baserad på observationer av en verklig röntgendubbelstjärna i galaxen NGC 7793. Bild: ESO/L. Calçada/M.Kornmesser

För att leta efter planeter runt dessa röntgenstrålande dubbelstjärnor har Di Stefanos grupp använt passagemetoden. Om en exoplanet passerar mellan sin stjärna och observatören skyms en del av ljuset från stjärnan och planeten avslöjas. Ritar man ljuskurvan (ett diagram över ljusstyrkans ändring med tiden) får man en kurva med ett hack i, som visar när planeten passerat. Metoden kan också avslöja planetens storlek.

Denna teknik har varit mycket fruktbar och lett till över 3000 exoplanetupptäckter i Vintergatan. Ljusstyrkan hos en röntgendubbelstjärna kan fluktuera på flera sätt och en planetpassage är lätt att missa. De ljuskurvor som Di Stefano och kollegorna undersökte hade faktiskt studerats förut, men då hade ingen letat efter just planeter.

Passagemetoden går ut på att observera hur en planet skymmer en del av ljuset från sin stjärna, när planeten passerar mellan stjärnan och observatören. Ljuskurvan (grafen nere till höger) får då ett hack. Denna schematiska figur visar en jordbaserad observation, men samma princip gäller vid rymdbaserade observationer. Bild: ©Johan Jarnestad/Kungl. Vetenskapsakademien

En röntgendubbelstjärna känd som M51-ULS-1 i Malströmsgalaxen visade upp ett intressant hack i ljuskurvan. Under ca 30 minuter verkade en planet skymma röntgenstrålningen, vid en observation med Chandra den 20 september 2012. Ljuskurvan ledde Di Stefano-gruppen till slutsatsen att ett objekt med radie ca 8 gånger jordens hade passerat.

Enligt upptäckarna är det med stor sannolikhet en planet (möjligen en gasjätte) i bana runt dubbelstjärnan. Planeten har fått benämningen M51-ULS-1b, där ”M51” är Messier-beteckningen på Malströmsgalaxen och ”b” visar att det är den första planeten som hittats i dubbelstjärnan M51-ULS-1.

En planet som badar i röntgenstrålning

Observationer gjorda i synligt ljus tyder på att dubbelstjärnan som M51-ULS-1b kretsar runt är mellan 20 och 100 miljoner år gammal. Den (relativt) unga stjärnduon har hunnit med en hel del redan: Den ena stjärnan, som var en superjättestjärna, exploderade som supernova och bildade en neutronstjärna (eller ett svart hål). Denna kompakta stjärnrest är nu i full gång med att ansamla material från den återstående ”vanliga” stjärnan, och det är detta material som strålar starkt i röntgen.

Med en banradie på något tiotal gånger jordbanans radie kretsar M51-ULS-1b runt båda stjärnorna. Författarna pekar på att banradien är tillräckligt stor för att planeten sannolikt ska ha varit med från början (och överlevt supernovasmällen m.m.) men den kraftiga röntgenstrålningen i systemet gör planeten extremt ogästvänlig.

I denna bild av Malströmsgalaxen (Messier 51) pekar de två svarta pilarna på den röntgendubbelstjärna där planeten M51-ULS-1b upptäckts. Bilden är sammansatt av bilder tagna i röntgenstrålning med Chandra-teleskopet och bilder tagna i synligt ljus med Hubble-teleskopet. Den lila färgtonen i bilden kommer från den konstgjorda färgskala som använts för Chandra-bilderna. Exponeringstiden i Chandra-bilderna är totalt ca 10 dygn. Bildens synfält är ca 10 x 6 bågminuter, mindre än månens skenbara storlek på himlen. Malströmsgalaxen är ungefär lika stor som Vintergatan. Bild: NASA/CXC/Wesleyan Univ./R. Kilgard, et al./STScI. Pilar: A. Nyholm.

Lyckträffen att hitta M51-ULS-1b pekar, enligt upptäckarna, på att observationer av ytterligare planeter i andra galaxer redan kan gömma sig i röntgenteleskopens dataarkiv i väntan på analys. Det planerade europeiska rymdteleskopet ATHENA (uppskjutning tidigast 2031) kommer att göra observationer av röntgendubbelstjärnor och exoplanetsökningar möjliga även i mer avlägsna galaxer.

Det är viktigt att påpeka att artikeln av Di Stefano m.fl. är ett manuskript som ännu inte kommit ut i tidskrift, men som författarna offentliggjorde i september 2020 under väntan på slutligt publicering. En oberoende granskare nagelfar manuset innan det ges ut i tidskrift. Upptäckten av planetkandidaten i Malströmsgalaxen verkar dock lovande och är så spännande att vi tar tillfället att rapportera om manuskriptet redan nu.