En octubre de 2021, Rosanne Di Stefano, astrofísica del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, publicó en Nature Astronomy la detección de un candidato a exoplaneta en la Galaxia del Torbellino. No en la Vía Láctea, sino en M51, una galaxia espiral a 28 millones de años luz de la Tierra. Si se confirma, sería el primer planeta detectado fuera de nuestra galaxia. El candidato, denominado M51-ULS-1b, fue identificado mediante el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y no puede observarse con ningún telescopio óptico convencional.
El método que hizo posible esta detección no es el tránsito óptico convencional. A 28 millones de años luz, detectar la luz de una estrella individual es imposible. Pero M51-ULS-1 es un sistema binario de rayos X: un objeto compacto —estrella de neutrones o agujero negro— que acreta material de una estrella compañera y emite rayos X en una región de apenas unos cientos de kilómetros. Esa fuente diminuta puede ser bloqueada por un planeta del tamaño de Saturno. En diciembre de 2012, Chandra registró un descenso completo de la emisión X de M51-ULS-1 durante aproximadamente tres horas, coherente con el tránsito de un cuerpo de radio similar al del planeta más grande del sistema solar.
El método X: detectar sombras en rayos invisibles
El Observatorio Chandra acumula datos de M51 desde principios de la década de 2000. Di Stefano y su equipo revisaron el archivo completo —más de 800.000 segundos de observación distribuidos en varios años— y hallaron un único evento compatible con un tránsito planetario. La señal duró unas tres horas y la fuente quedó completamente oscurecida, lo que indica que el objeto que la tapó tenía un tamaño suficiente para bloquear la emisión X por completo. A partir de la duración del tránsito y estimaciones sobre la velocidad orbital, los investigadores calcularon que el candidato M51-ULS-1b orbita a una distancia de varias veces la distancia Tierra-Sol de su sistema binario central, con un período orbital probable de décadas.
La galaxia detrás del candidato
M51 no es un objeto cualquiera. Charles Messier la catalogó por primera vez el 13 de octubre de 1773, mientras buscaba cometas desde París. Quedó registrada como el objeto número 51 de su catálogo de nebulosas: una mancha luminosa sin estructura aparente. Fue el 3 de marzo de 1845 cuando William Parsons, tercer conde de Rosse, apuntó el Leviathan de Parsonstown —un telescopio de 183 centímetros de espejo, el mayor del mundo en ese momento, construido en el castillo de Birr, en el condado de Offaly, Irlanda— hacia M51 y dibujó lo que vio: brazos curvos que se enroscaban desde el núcleo. Era la primera vez en la historia que alguien identificaba la estructura espiral de una galaxia. No sabía, entonces, que lo que dibujaba era otra galaxia entera.
Dos galaxias en un solo cuadro
Lo que hoy se llama M51 es en realidad un sistema de dos galaxias en interacción gravitacional. M51a, también catalogada como NGC 5194, es la espiral principal, con un diámetro estimado de 76.000 años luz y una masa de alrededor de 160.000 millones de masas solares. M51b (NGC 5195) es una galaxia irregular más pequeña que ha orbitado a M51a durante cientos de millones de años, deformándola y disparando oleadas de formación estelar a lo largo de sus brazos. La tensión gravitacional entre ambas es responsable de los cúmulos de estrellas azules visibles en las imágenes del Hubble: regiones donde el gas se comprimió y encendió nuevas estrellas en cadena.
Lord Rosse y la primera espiral de la historia
El Leviathan de Parsonstown fue una hazaña de ingeniería del siglo XIX: su espejo de bronce pulido pesaba cuatro toneladas y requería un equipo de seis personas para operar. Desde Birr Castle, en Irlanda, se identificaron quince galaxias espirales adicionales entre 1845 y 1917. El telescopio fue desarmado ese año y reconstruido en 1996; hoy puede visitarse en el castillo original.
El debate y sus límites
El propio equipo de Di Stefano reconoció en el artículo que la señal detectada podría tener otras explicaciones: nubes de gas y polvo interpuestas, variaciones intrínsecas del sistema binario o eclipses causados por cuerpos no planetarios. El problema central es que el candidato tiene un período orbital estimado en décadas, lo que significa que el tránsito no volverá a ocurrir en el futuro cercano y no puede reconfirmarse con la instrumentación actual. El telescopio espacial James Webb capturó M51 en octubre de 2022 en longitudes de onda infrarrojas con resolución sin precedentes, pero no tiene capacidad de rayos X. La confirmación definitiva dependerá de misiones futuras con mayor sensibilidad en esa banda espectral.
Un laboratorio en la distancia
M51 concentra varios fenómenos simultáneamente: una interacción galáctica activa, un núcleo con un agujero negro supermasivo, regiones de intensa formación estelar y, ahora, el primer candidato a planeta extragaláctico conocido. El hecho de que la detección haya sido posible gracias a las propiedades únicas de un sistema binario de rayos X —una clase de objeto presente en casi todas las galaxias— sugiere que el método podría escalarse. Di Stefano y sus colegas estimaron que los archivos ya acumulados por Chandra podrían contener decenas de señales similares sin analizar.
Imagen: Vista en luz visible de la Galaxia del Torbellino (M51a y M51b) tomada por el Telescopio Espacial Hubble. Crédito: NASA/Goddard Space Flight Center.
Fuente original: Di Stefano et al., Nature Astronomy, octubre 2021
