XMM-NEWTON & CHANDRA
Ein Planet in der Whirlpool-Galaxie?
von Stefan Deiters
astronews.com
26. Oktober 2021

Mithilfe der Röntgenteleskope XMM-Newton und Chandra könnten Forschende einen Planeten in der Galaxie Messier 51 entdeckt haben. Obwohl das Team alle anderen Möglichkeiten zur Erklärung der Beobachtungen ausschließen konnte, dürfte sich der Fund in naher Zukunft wohl nicht bestätigen lassen. Der potentielle Planet umkreist einen Röntgendoppelstern.

So wie in dieser künstlerischen Darstellung könnte das Röntgendoppelsternsystem in Messier 51 aussehen, in dem der Planet vermutet wird. Bild: NASA / CXC / SAO / R. Di Stefano et al. (Röntgen), NASA/ESA/STScI/Grendler (visuell), NASA / CXC / M. Weiss (Illustration) [Großansicht]

In unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, hat man mithilfe verschiedener Methoden schon Tausende extrasolare Planeten entdeckt. Da ist es nur wahrscheinlich, dass auch in anderen Galaxien Planeten um Sonnen kreisen. Nur leider sind diese mit den bislang verfügbaren Methoden nicht nachweisbar - zumindest nicht im sichtbaren Bereich des Lichts. Ein Problem ist hier beispielsweise, dass entfernte Galaxien am Himmel so winzig erscheinen, dass sich das Licht der unzähligen Sterne dort kaum sicher unterscheiden lässt.

Das kann im Röntgenbereich jedoch anders sein, da es hier sehr viel weniger helle Objekte gibt als im Visuellen. Besonders hell leuchten dabei sogenannte Röntgendoppelsterne, die aus einem Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern bestehen, der von einem Partner Material abzieht. Dieses Material heizt sich stark auf und ist für die energiereiche Röntgenstrahlung verantwortlich. Würde nun ein umlaufender Planet - von der Erde aus gesehen - vor einem solchen Röntgendoppelstern vorüberziehen, sollte dies zu einer zeitweise reduzierten Röntgenhelligkeit des Objektes führen.

"Röntgendoppelsterne können ideale Objekte sein, um nach Planeten zu suchen, denn obwohl sie millionenfach heller sind als unsere Sonne, stammen die Röntgenstrahlen aus einer sehr kleinen Region", unterstreicht Rosanne Di Stefano vom Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian. "Tatsächlich ist die Quelle, die wir untersucht haben, kleiner als Jupiter, so dass ein vorüberziehender Planet das Licht des Röntgendoppelstern-Systems vollständig abschirmen könnte."

Di Stefano und ihre Kollegen haben in Röntgendaten des europäischen Röntgenteleskops XMM-Newton und des Röntgenteleskops Chandra der NASA von insgesamt drei Galaxien nach Helligkeitsschwankungen gesucht, die auf einen Transitplaneten hindeuten könnten und sind schließlich bei Messier 51, der Whirlpool-Galaxie, fündig geworden. So entschloss sich das Team, dieses Signal näher zu untersuchen.

Bevor man nämlich auch nur über die Existenz eines Planeten spekulieren kann, gilt es sorgfältig andere Möglichkeiten auszuschließen, die auch für den beobachteten Helligkeitsabfall verantwortlich sein könnten. "Wir haben dies durch eine eingehende Analyse des Helligkeitsabfalls im Röntgenbereich in den Chandra-Daten getan, andere ähnliche Signale in den XMM-Daten analysiert und auch die Reduzierung der Helligkeit modelliert, die durch weitere mögliche Ereignisse verursacht werden kann, darunter auch ein umlaufender Planet", so Di Stefano.

Zu den untersuchten und ausgeschlossenen Möglichkeiten zählen ein anderer kleinerer Stern, etwa ein Roter oder ein Brauner Zwerg und auch eine Wolke aus Gas und Staub, die das System verdeckt hat. Auch wurde überprüft, ob die Quelle selbst Helligkeitsschwankungen zeigt, was das Team aber für äußerst unwahrscheinlich hält. "Wir haben Computersimulationen gemacht, um zu sehen, ob der Helligkeitsabfall die Eigenschaften hat, die mit einem Planeten, der vor dem Stern vorüberzieht, übereinstimmen und es passte perfekt", so Di Stefano.

Der vermutete Planet dürfte in etwa die Größe des Saturn haben und das Doppelsternsystem einmal in etwa 70 Jahren umrunden. Damit wird es in naher Zukunft keinen weiteren vergleichbaren Helligkeitsabfall geben. Durch die Beobachtung von mehreren aufeinanderfolgenden Helligkeitseinbrüchen lassen sich Transitplaneten in der Milchstraße gut verifizieren - diese Möglichkeit scheidet bei dem Planetenkandidaten in Messier 51 aus. "Wir können nur mit Sicherheit sagen, dass die Beobachtungen zu keiner unserer anderen Erklärungen passen", so Di Stefano. Sollte es den Planeten geben, dürfte seine Oberfläche starker Röntgenstrahlung ausgesetzt und er somit alles andere als lebensfreundlich sein.

Über die Entdeckung berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.