Et team af forskere ved University of Oklahoma har opdaget ”planetariske masselegemer” uden for Mælkevejen. De blev opdaget i en gravitationslystet galakse og i en gravitationslystet galakse klynge ved hjælp af en teknik kaldet kvasar mikrolinsering. Ifølge forskerne er de planetariske masseobjekter enten planeter eller oprindelige sorte huller.
Disse detektioner er den anden og tredje af denne type. Den første fandt sted i 2018 med nogle af de samme forskere. Der er i øjeblikket ingen måde at direkte registrere genstande som disse, og ingen måde at skelne mellem planeter og små sorte huller.
”Opdagelsen af objekter med masser af planeten, enten fritflydende planeter eller urlige sorte huller, er ekstremt værdifulde til modellering af dannelse af stjerne / planet eller det tidlige univers,” sagde hovedforfatter Dai i en pressemeddelelse. ”Selv uden at nedbryde de to populationer, er vores grænse for den oprindelige sort hulpopulation allerede et par størrelsesordener under tidligere grænser i dette masseområde.”
Den nye artikel, der skitserer disse fund, har titlen "Bekræftelse af objekter i planetmasse i ekstragalaktiske systemer." Forfatterne er Saloni Bhatiani, Xinyu Dai og Eduardo Guerras. Avisen er offentliggjort i The Astrophysical Journal.
Vi har lært meget om variationen og den relative overflod af planeter i vores egen Mælkevej-galakse i de sidste par år. Men hvad med andre galakser? De er vanskelige at undersøge på det detaljeringsniveau, hvilket betyder, at vi har haft meget lidt bevis for ekstragalaktiske planeter, kun antagelser. Men en ny teknik baseret på quasar mikrolinsering giver os flere bevis.
Teknikken er afhængig af lyset fra fjerne lyse Active Galactic Nuclei (AGN) eller kvasarer. Ved hjælp af dette lys var forskerne i stand til at studere spektret i lysunderskrifterne fra planetariske legemer. Dette gjorde det muligt for dem at "begrænse brøkdelen af disse planetmasseobjekter med hensyn til den galaktiske glorie." Objekterne er ca. 0,01% af den samlede masse af deres værtsgalakser. Deres masser spænder fra Jupiter til månemasse og giver de strengeste begrænsninger i dette masseområde.
De to systemer er Q J0158-4325 og SDSS J1004 + 4112.
Disse objekter er gravitationsmæssigt ubundne, og ifølge forskerne er de en af to ting: slyngelige fritflydende planeter, der blev sprøjtet ud eller spredt under dannelsen af stjerner og planeter; eller oprindelige sorte huller. Som forskerne siger i deres artikel, "Vores analyse antyder, at ubegrænsede planemasseobjekter er universelle i galakser, og vi antager, at objekterne er enten fritflydende planeter eller urhellige sorte huller."
”Vi kan konsekvent udtrække signaler fra planetmasseobjekter i fjerne galakser. Dette åbner et nyt vindue inden for astrofysik. ”
Saloni Bhatiani, co-researcher og ph.d. studerende ved OU.
Denne undersøgelse viser, at objekter med planetmasse sandsynligvis er universelle i galakser. Det giver også de første nogensinde begrænsninger af masse for det intracluster område i en galakse klynge. For oprindelige sorte huller er disse grænser flere størrelsesordener under tidligere grænser. Som de siger i deres papir: "Planeten til stjerneskala astronomisk mørk stof er også kendt som massive kompakte halogenobjekter (MACHO'er.) Det var tidligere begrænset til at være mindre end 10% af den samlede masse af Mælkevejen." Men dette arbejde bringer det ned på ca. 0,01% af den samlede masse af deres værtsgalakser.
”Vi er meget begejstrede for detekteringerne i to nye systemer,” sagde ph.d. studerende Saloni Bhatiani, der var en af forskerne. ”Vi kan konsekvent udtrække signaler fra planetmasseobjekter i fjerne galakser. Dette åbner et nyt vindue inden for astrofysik. ”
Som det fremgår af papiret, “Antaletætheden for FFP'er (fritflydende planeter) afhænger ikke kun af de detaljerede udstødningsprocesser, men også af planetdannelsesmodellerne. Det antages, at oprindelige sorte huller dannes under inflationsepoken fra kvanteudsving. Derfor kan disse planetmasseobjekter enten tjene som en sonde til stjerne / planetdannelse og spredningsproces eller af grundlæggende fysik i det meget tidlige univers i inflationstiden. ”
Så dette arbejde er slående, fordi det bekræfter eksistensen af objekter med planetmasse, da universet var halvdelen af den alder, det er nu.
De data, der understøtter dette arbejde, kom fra NASAs Chandra røntgenobservatorium. Det observationsbevis for disse planetmasseobjekter blev afledt af mikrolenseringssignalerne, der vises som forskydninger i røntgenstrålingsemissionslinjen i kvasaren. Disse observationsmålinger blev matchet mod mikrolenseringssimuleringer, der blev beregnet ved OU Supercomputing Center for Education and Research.
Primordiale sorte huller dannet i det tidlige univers. De er stort set hypotetiske, og hvis de findes, dannede de sig i det første sekund efter Big Bang. På det tidspunkt var universet klumpet snarere end homogent, og astronomer synes, at nogle tætte, varme regioner kunne have kollapset i sorte huller.
I nogen tid troede videnskabsmænd, inklusive afdøde Stephen Hawking, at mørkt stof kunne være oprindelige sorte huller. Men denne teori ser ud til at være lagt i seng i et papir fra 2019.
Mere:
- Pressemeddelelse: OU Research Group bekræfter objekter i planetmassen i ekstragalaktiske systemer
- Forskningsartikel: Bekræftelse af objekter med planetmasse i ekstragalaktiske systemer
- Space Magazine: Nu ved vi, at mørke sager ikke er oprindelige sorte huller
