Ett team av forskare vid University of Oklahoma har upptäckt "planetariska masskroppar" utanför Vintergatan. De upptäcktes i en gravitationslinsad galax, och i en gravitationslinsad galaxklynge med användning av en teknik som kallas kvasar-mikrolinsering. Enligt forskarna är planetmassobjekten antingen planeter eller primära svarta hål.
Dessa upptäckter är den andra och tredje av denna typ. Den första inträffade 2018 med några av samma forskare. Det finns för närvarande inget sätt att direkt upptäcka föremål som dessa, och inget sätt att skilja mellan planeter och små svarta hål.
"Upptäckten av planetmassaobjekt, antingen fritt flytande planeter eller primära svarta hål, är oerhört värdefulla för modellering av stjärn- / planetbildning eller tidigt universum," sade huvudförfattaren Dai i ett pressmeddelande. "Även utan att sönderdela de två populationerna är vår gräns för den ursprungliga svarthålpopulationen redan några få storleksordningar under tidigare gränser i detta massområde."
Det nya dokumentet som beskriver dessa fynd har titeln "Bekräftelse av planetmassaobjekt i extragalaktiska system." Författarna är Saloni Bhatiani, Xinyu Dai och Eduardo Guerras. Artikeln publiceras i The Astrophysical Journal.
Vi har lärt oss mycket om mångfalden och det relativa överflödet av planeter i vår egen Vintergalax under de senaste åren. Men hur är det med andra galaxer? De är svåra att undersöka på den detaljeringsnivån, vilket innebär att vi har haft väldigt lite bevis för extra galaktiska planeter, bara antaganden. Men en ny teknik baserad på kvasars mikrolinsering ger oss mer bevis.
Tekniken bygger på ljuset från avlägsna ljusa aktiva galaktiska kärnor (AGN) eller kvasarer. Genom att använda det ljuset kunde forskarna studera spektrumet i ljusa signaturerna från planetarierna. Detta tillät dem att "begränsa fraktionen av dessa planetmassaobjekt med avseende på den galaktiska gloria." Objekten är ungefär 0,01% av den totala massan av deras värdgalaxer. Deras massor sträcker sig från Jupiter till månmassa och ger de strängaste begränsningarna i detta massområde.
De två systemen är Q J0158-4325 och SDSS J1004 + 4112.
Dessa föremål är gravitationellt obundna, och enligt forskarna är de en av två saker: skurkfria flytande planeter som kastades ut eller spriddes under bildandet av stjärnor och planeter; eller ursprungliga svarta hål. Som forskarna säger i sitt uppsats, "Vår analys antyder att obundna planetmassobjekt är universella i galaxer, och vi antar att objekten är antingen fritt flytande planeter eller primära svarta hål."
”Vi kan konsekvent utvinna signaler från planetmassaobjekt i avlägsna galaxer. Detta öppnar ett nytt fönster inom astrofysik. ”
Saloni Bhatiani, medforskare och doktorsexamen. student vid OU.
Denna studie visar att objekt med planetmassa sannolikt är universella i galaxer. Det ger också de första någonsin begränsningarna av massa för det intressanta området i en galaxklynge. För primära svarta hål är dessa gränser flera storleksordningar under tidigare gränser. Som de säger i sitt papper, "Planet till stjärnskalan astronomisk mörk materia är också känd som massiva kompakta haloobjekt (MACHOs.) Det var tidigare begränsat till att vara mindre än 10% av mjölkvägens totala massa." Men detta arbete bringar det ner till cirka 0,01% av den totala massan av deras värdgalaxer.
"Vi är mycket glada över upptäckterna i två nya system," sa Ph.D. student Saloni Bhatiani, som var en av forskarna. ”Vi kan konsekvent utvinna signaler från planetmassaobjekt i avlägsna galaxer. Detta öppnar ett nytt fönster inom astrofysik. ”
Som det sägs i tidningen, ”Antaletätheten för FFP: er (fri-flytande planeter) beror inte bara på de detaljerade utstötningsprocesserna, utan också av planetbildningsmodellerna. Ursprungliga svarta hål tros bildas under inflationsepoken från kvantfluktuationer. Därför kan dessa planetmassaobjekt antingen fungera som en sond för stjärna / planetbildning och spridningsprocess, eller av grundläggande fysik i det mycket tidiga universum i inflationstiden. ”
Så detta arbete är slående eftersom det bekräftar förekomsten av planetmassaobjekt när universum var halva den tid det är nu.
Uppgifterna som stöder detta arbete kom från NASA: s Chandra röntgenobservatorium. Observationsbeviset för dessa planetmassobjekt härrörde från mikrolenseringssignalerna som visas som förskjutningar i röntgenstrålningslinjen för kvasaren. Dessa observationsmätningar matchades mot mikrolyseringssimuleringar som beräknades vid OU Supercomputing Center for Education and Research.
Ursprungliga svarta hål bildade i det tidiga universum. De är till stor del hypotetiska, och om de existerar, bildades de under den första sekundet efter Big Bang. Vid den tiden var universum klumpiga snarare än homogena, och astronomer tror att vissa täta, heta regioner kunde ha kollapsat i svarta hål.
Under en längre tid trodde forskare, inklusive avdøde Stephen Hawking, att mörk materia kan vara primordiala svarta hål. Men den teorin verkar ha lagt till säng i en tidning från 2019.
Mer:
- Pressmeddelande: OU: s forskningsgrupp bekräftar planetmassaobjekt i extragalaktiska system
- Forskningsdokument: Bekräftelse av planetmassaobjekt i extragalaktiska system
- Space Magazine: Nu vet vi att Dark Matter inte är ursprungliga svarta hål
