Zespół naukowców z University of Oklahoma odkrył „planetarne ciała masowe” poza Drogą Mleczną. Zostały one odkryte w jednej galaktyce z soczewką grawitacyjną oraz w jednej gromadzie galaktyki z grawitacją przy użyciu techniki zwanej mikrosoczewkowaniem kwazarowym. Według naukowców obiektami masy planetarnej są albo planety, albo pierwotne czarne dziury.
Te wykrycia są drugą i trzecią tego typu. Pierwszy miał miejsce w 2018 r. Z udziałem niektórych tych samych badaczy. Obecnie nie ma możliwości bezpośredniego wykrycia takich obiektów ani odróżnienia planet od małych czarnych dziur.
„Wykrywanie obiektów o masie planet, zarówno swobodnie pływających planet, jak i pierwotnych czarnych dziur, jest niezwykle cenne dla modelowania formowania się gwiazd / planet lub wczesnego wszechświata”, powiedział główny autor Dai w komunikacie prasowym. „Nawet bez rozkładu dwóch populacji nasz limit pierwotnej populacji czarnej dziury jest już o kilka rzędów wielkości poniżej poprzednich granic w tym zakresie masy”.
Nowy artykuł opisujący te odkrycia zatytułowany jest „Potwierdzenie obiektów o masie planet w układach pozagalaktycznych”. Autorami są Saloni Bhatiani, Xinyu Dai i Eduardo Guerras. Artykuł został opublikowany w The Astrophysical Journal.
W ciągu ostatnich kilku lat wiele się nauczyliśmy o różnorodności i względnej obfitości planet w naszej własnej galaktyce Drogi Mlecznej. A co z innymi galaktykami? Są trudne do zbadania na tym poziomie szczegółowości, co oznacza, że mieliśmy bardzo mało dowodów na temat planet pozagalaktycznych, tylko założenia. Ale nowa technika oparta na mikrosoczewkowaniu kwazarowym daje nam więcej dowodów.
Technika ta opiera się na świetle z odległych jasnych aktywnych jąder galaktycznych (AGN) lub kwazarów. Korzystając z tego światła, badacze byli w stanie zbadać widmo w sygnaturach świetlnych ciał planetarnych. To pozwoliło im „ograniczyć ułamek tych obiektów o masie planety w odniesieniu do halo galaktycznego”. Obiekty stanowią około 0,01% całkowitej masy galaktyk macierzystych. Ich masy wahają się od Jowisza do masy Księżyca i zapewniają najbardziej rygorystyczne ograniczenia w tym zakresie mas.
Oba systemy to Q J0158-4325 i SDSS J1004 + 4112.
Obiekty te są niezwiązane grawitacyjnie i według naukowców są jedną z dwóch rzeczy: nieuczciwe swobodnie pływające planety, które zostały wyrzucone lub rozproszone podczas formowania gwiazd i planet; lub pierwotne czarne dziury. Jak mówią naukowcy w swoim artykule: „Nasza analiza sugeruje, że niezwiązane obiekty masy planety są uniwersalne w galaktykach, i przypuszczamy, że są to albo swobodnie pływające planety, albo pierwotne czarne dziury”.
„Możemy konsekwentnie pozyskiwać sygnały z obiektów masy planety w odległych galaktykach. Otwiera to nowe okno w dziedzinie astrofizyki. ”
Saloni Bhatiani, współautor i doktorant student w OU.
To badanie pokazuje, że obiekty o masie planetarnej są prawdopodobnie uniwersalne w galaktykach. Zapewnia również pierwsze w historii ograniczenia masy dla obszaru wewnątrz gromady gromady galaktyk. W przypadku pierwotnych czarnych dziur limity te są kilka rzędów wielkości poniżej poprzednich granic. Jak mówią w swoim artykule: „Planeta w astronomicznej ciemnej skali w skali gwiezdnej jest również znana jako masywne zwarte obiekty halo (MACHO). Wcześniej była ograniczona do mniej niż 10% całkowitej masy Drogi Mlecznej”. Ale ta praca sprowadza to do około 0,01% całkowitej masy galaktyk ich gospodarzy.
„Jesteśmy bardzo podekscytowani wykryciami w dwóch nowych systemach” - powiedział doktorant. uczeń Saloni Bhatiani, który był jednym z badaczy. „Możemy konsekwentnie pozyskiwać sygnały z obiektów masy planety w odległych galaktykach. Otwiera to nowe okno w dziedzinie astrofizyki. ”
Jak mówi artykuł: „Gęstość liczbowa FFP (swobodnie pływających planet) zależy nie tylko od szczegółowych procesów wyrzucania, ale także od modeli formowania się planet. Uważa się, że pierwotne czarne dziury powstają w epoce inflacji na podstawie fluktuacji kwantowych. Dlatego te obiekty o masie planet mogą służyć albo jako sonda procesu powstawania i rozpraszania gwiazd / planet, albo fundamentalnej fizyki we wczesnym wszechświecie w erze inflacji. ”
Ta praca jest uderzająca, ponieważ potwierdza istnienie obiektów o masie planetarnej, gdy Wszechświat był o połowę mniejszy niż obecnie.
Dane, które wspierają tę pracę, pochodzą z Obserwatorium rentgenowskiego Chandra NASA. Dowody obserwacyjne dla tych obiektów o masie planety uzyskano z sygnałów mikrosoczewkowania, które pojawiają się jako przesunięcia w linii emisji rentgenowskiej kwazara. Te pomiary obserwacyjne porównano z symulacjami mikrosoczewkowania obliczonymi w OU Supercomputing Center for Education and Research.
Pierwotne czarne dziury powstały we wczesnym wszechświecie. Są w dużej mierze hipotetyczne, a jeśli istnieją, powstały w pierwszej sekundzie po Wielkim Wybuchu. W tym czasie wszechświat był raczej nierówny niż jednorodny, a astronomowie uważają, że niektóre gęste, gorące regiony mogły się zapaść w czarne dziury.
Przez pewien czas naukowcy, w tym nieżyjący już Stephen Hawking, sądzili, że ciemna materia może być pierwotnymi czarnymi dziurami. Ale wydaje się, że ta teoria została położona w łóżku w dokumencie z 2019 r.
Więcej:
- Informacja prasowa: OU Research Group potwierdza obiekty o masie planet w układach pozagalaktycznych
- Artykuł badawczy: Potwierdzenie obiektów masy planety w układach pozagalaktycznych
- Space Magazine: Teraz wiemy, że ciemna materia nie jest pierwotnymi czarnymi dziurami
