Encontrados sinais de planeta extremo em outra galáxia

Há cerca de 28 milhões de anos, na distante Galáxia do Redemoinho, uma estrela supergigante azul passou por apuros.

A jovem e enorme estrela estava presa em um movimento gravitacional a um parceiro voraz — talvez um buraco negro ou uma densa estrela de nêutrons — cuja gravidade era tão intensa que sugava o exterior da estrela como um vampiro se alimentando de sangue. Quando os plasmas da estrela foram arrancados, emitiram raios X um milhão de vezes mais brilhantes do que o nosso Sol.

Então, algo passou entre essa fonte distante de raios X e nosso Sistema Solar, obstruindo nossa visão por várias horas. Devido ao tempo que a luz demora para percorrer distâncias tão incríveis, os telescópios de raios X na órbita da Terra detectaram a falta de sinal apenas em 2012. Agora, uma equipe de cientistas sugere que o misterioso objeto a obstruir os raios X pode ter sido um planeta — entre os mais distantes e extremos já encontrados.

Em um estudo publicado em 25 de outubro no periódico Nature Astronomy, pesquisadores liderados pela astrofísica Rosanne Di Stefano argumentam que o M51-ULS-1, o sistema binário de raios X dentro da Galáxia do Redemoinho, pode abrigar um planeta do tamanho de Saturno que orbita o binário à mesma distância que Urano orbita o nosso Sol.

Se esse planeta de fato existir, o M51-ULS-1 será o primeiro sistema estelar localizado em outra galáxia com um “exoplaneta”, ou seja, um planeta fora da nossa galáxia, a Via Láctea.

“O fato de esse candidato a planeta — e devemos nos referir a ele como candidato — estar em outra galáxia é impressionante”, afirma Di Stefano, pesquisadora do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano. “Estou tão animada com esse corpo celeste, chego a me sentir pequena diante de sua grandiosidade.”

O possível planeta dentro do M51-ULS-1 ainda é um candidato porque não foi confirmado, o que exigiria que astrônomos identificassem diversas intermitências periódicas nos raios X — um sinal nítido de um planeta na órbita de uma fonte de luz. No entanto espera-se que a órbita do objeto leve décadas para ser completada, o que significa que pode levar séculos para registrar mais intermitências.

“É como assistir ao primeiro arremesso de um jogo de beisebol. Você acompanha o desenrolar do jogo, mas ainda não sabe o resultado final”, explica Chris Burke, pesquisador de exoplanetas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, que não participou do estudo.

Ainda assim, a técnica que detectou esse sinal oferece um novo método para identificar planetas em galáxias distantes. O estudo também sugere que planetas podem persistir em sistemas estelares mais extremos do que se acreditava. “Isso indica novos parâmetros para a compreensão da formação de planetas”, conta Burke.

Planetas além da Via Láctea

Os principais métodos utilizados pelos astrônomos para encontrar exoplanetas na Via Láctea são a observação de estrelas orbitadas por planetas, mas essas técnicas são muito menos eficazes quando aplicadas a outras galáxias. “Se algo está mil vezes mais distante, há um milhão de vezes menos fótons”, observa Di Stefano. “É um grande desafio.”

Até hoje, astrônomos em busca de planetas em outras galáxias além da Via Láctea dependiam da lente gravitacional, um fenômeno em que grandes objetos como estrelas distorcem o espaço-tempo ao seu redor o suficiente para dobrar a luz. Se uma estrela passar entre a Terra e uma fonte de luz mais distante, a estrela pode aumentar temporariamente essa fonte distante a partir da nossa perspectiva, resultando em um clarão de luz denominado evento de microlente.

Planetas na órbita de uma estrela afetam o formato da lente gravitacional dessa estrela da mesma forma que adicionar uma pequena bola de vidro às lentes de uma câmera distorceria sutilmente as imagens. Os astrônomos podem detectar essas variações durante um evento de microlente e utilizá-las para identificar a presença de planetas ao redor de uma estrela com o efeito de microlente.

Até hoje, 118 planetas dentro da Via Láctea foram encontrados dessa forma — além da detecção de um candidato fora de nossa galáxia. Em 2004, pesquisadores que observavam a Galáxia de Andrômeda anunciaram que captaram um sinal incomum de microlente que, segundo sugerido em um estudo posterior em 2009, poderia ser proveniente de uma estrela com um planeta em sua órbita.

No entanto esse método fornece poucas informações sobre as estrelas ou os planetas em suas órbitas, sobretudo a grandes distâncias. O sinal de Andrômeda afetou apenas um pixel individual no sensor da câmera de um telescópio.

Em 2018, Di Stefano e Nia Imara, pós-doutoranda da Universidade de Harvard, atualmente na Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, propuseram outra abordagem para a busca de planetas fora da Via Láctea: observar o interior dos sistemas estelares denominados binários de raios X.

Um binário de raios X se forma quando duas estrelas próximas giram em torno uma da outra e, em seguida, uma das estrelas morre e se transforma em um buraco negro ou um cadáver estelar extremamente denso conhecido como estrela de nêutrons. A imensa gravidade do objeto em colapso extrai material de sua estrela companheira com tal ferocidade que o sistema emite raios X.

Se um planeta sobreviver a esse ambiente caótico, é possível que sua órbita passe entre a Terra e a fonte de raios X, o que revelaria sua presença.

Planetas em ambientes extremos

Na metade de 2018, Di Stefano, Imara e seus colegas decidiram pesquisar dados de arquivos coletados pelo Observatório de Raios X Chandra da Nasa e pelo telescópio XMM-Newton da Agência Espacial Europeia para detectar flutuações nos sinais dos binários de raios X. Logo encontraram o sinal do candidato proveniente do M51-ULS-1.

Os pesquisadores então verificaram se algo além de um planeta poderia explicar o escurecimento do M51-ULS-1, já que os binários de raios X apresentam flutuações no brilho. Até hoje, essas explicações alternativas não foram validadas.

No sinal de 2012, os raios X de todas as energias diminuíram para praticamente zero — um forte indício de que um objeto sólido e opaco obstruiu nossa visão dele. Se o objeto escurecedor fosse uma nuvem de poeira, os pesquisadores acreditam que teriam passado ao menos alguns raios X.

Se o objeto fosse uma estrela, atuaria como uma lente gravitacional, o que aumentaria o brilho do binário durante a movimentação e não o escureceria como observado. Muito provavelmente, o M51-ULS-1 é jovem demais para abrigar uma “anã marrom” — um objeto maior do que um planeta gigante gasoso, mas menor que uma estrela — do tamanho certo para explicar as observações.

Se de fato existe um planeta no M51-ULS-1, ele conseguiu sobreviver a um sistema muito violento e muito jovem. “É um sistema complexo para a formação de um planeta devido à tamanha atividade”, afirma Burke.

Mais detecções de planetas em torno de binários de raios X podem contribuir para determinar a facilidade com que sistemas estelares podem formar planetas. Di Stefano, por exemplo, está animada para que pesquisadores utilizem o método de sua equipe em mais dados de arquivos de raios X, inclusive em binários de raios X na Via Láctea.

“Isso abre um campo muito vasto”, comenta ela. “Espero que se vá longe com isso.”