Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Οκλαχόμα ανακάλυψαν «πλανητικά μαζικά σώματα» έξω από τον Γαλαξία μας. Ανακαλύφθηκαν σε έναν γαλαξία με βαρυτικό φακό και σε ένα σμήνος γαλαξιών με βαρυτικό φακό χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται quasar micro-lensing. Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα πλανητικά αντικείμενα μάζας είναι είτε πλανήτες είτε αρχέγονες μαύρες τρύπες.
Αυτές οι ανιχνεύσεις είναι το δεύτερο και το τρίτο αυτού του τύπου. Το πρώτο συνέβη το 2018 με τη συμμετοχή ορισμένων από τους ίδιους ερευνητές. Προς το παρόν δεν υπάρχει τρόπος άμεσης ανίχνευσης αντικειμένων όπως αυτά, ούτε τρόπος διάκρισης μεταξύ πλανητών και μικρών μαύρων οπών.
«Η ανίχνευση αντικειμένων μάζας πλανήτη, είτε πλανήτες ελεύθερης πτήσης είτε αρχέγονες μαύρες τρύπες, είναι εξαιρετικά πολύτιμη για τη μοντελοποίηση σχηματισμού αστεριών / πλανητών ή πρώιμου σύμπαντος», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Dai σε δελτίο τύπου. «Ακόμα και χωρίς την αποσύνθεση των δύο πληθυσμών, το όριό μας στον αρχέγονο πληθυσμό των μαύρων οπών είναι ήδη μερικές τάξεις μεγέθους κάτω από τα προηγούμενα όρια σε αυτό το εύρος μάζας.»
Το νέο έγγραφο που περιγράφει αυτά τα ευρήματα με τίτλο «Επιβεβαίωση αντικειμένων μάζας πλανήτη σε εξωγαλακτικά συστήματα». Οι συγγραφείς είναι οι Saloni Bhatii, Xinyu Dai και Eduardo Guerras. Το άρθρο δημοσιεύεται στο The Astrophysical Journal.
Έχουμε μάθει πολλά για την ποικιλία και τη σχετική αφθονία πλανητών στον δικό μας γαλαξία Γαλαξία τα τελευταία χρόνια. Τι γίνεται όμως με άλλους γαλαξίες; Είναι δύσκολο να διερευνηθούν σε αυτό το επίπεδο λεπτομέρειας, πράγμα που σημαίνει ότι είχαμε πολύ λίγα στοιχεία για εξωγαλαξιακούς πλανήτες, μόνο υποθέσεις. Αλλά μια νέα τεχνική που βασίζεται στον μικρο φακό quasar μας δίνει περισσότερες αποδείξεις.
Η τεχνική βασίζεται στο φως από μακρινά φωτεινά Active Galactic Nuclei (AGN) ή κβάζαρ. Χρησιμοποιώντας αυτό το φως, οι ερευνητές μπόρεσαν να μελετήσουν το φάσμα στις φωτεινές υπογραφές των πλανητικών σωμάτων. Αυτό τους επέτρεψε να «περιορίσουν το κλάσμα αυτών των αντικειμένων πλανητικής μάζας σε σχέση με το γαλαξιακό φωτοστέφανο». Τα αντικείμενα είναι περίπου 0,01% της συνολικής μάζας των γαλαξιών ξενιστή τους. Οι μάζες τους κυμαίνονται από τον Δία έως τη μάζα της Σελήνης και παρέχουν τους πιο αυστηρούς περιορισμούς σε αυτό το εύρος μάζας.
Τα δύο συστήματα είναι Q J0158-4325 και SDSS J1004 + 4112.
Αυτά τα αντικείμενα είναι βαρυτικά αδέσμευτα και σύμφωνα με τους ερευνητές είναι ένα από τα δύο πράγματα: απατεώνες πλανήτες ελεύθεροι που εκτοξεύτηκαν ή διασκορπίστηκαν κατά τον σχηματισμό αστεριών και πλανητών. ή αρχέγονες μαύρες τρύπες. Όπως λένε οι ερευνητές στην εφημερίδα τους, «Η ανάλυσή μας δείχνει ότι τα μη δεσμευμένα αντικείμενα πλανητικής μάζας είναι καθολικά στους γαλαξίες και υποθέτουμε ότι τα αντικείμενα είναι είτε πλανήτες ελεύθερης πτήσης είτε αρχέγονες μαύρες τρύπες».
«Μπορούμε με συνέπεια να εξαγάγουμε σήματα από πλανητικά αντικείμενα μάζας σε απομακρυσμένους γαλαξίες. Αυτό ανοίγει ένα νέο παράθυρο στην αστροφυσική. "
Saloni Bhatii, συν-ερευνητής και Ph.D. φοιτητής στην OU.
Αυτή η μελέτη δείχνει ότι τα αντικείμενα πλανητικής μάζας είναι πιθανώς καθολικά στους γαλαξίες. Παρέχει επίσης τους πρώτους περιορισμούς στη μάζα για την ενδοκλειστική περιοχή ενός σμήνους γαλαξιών. Για αρχέγονες μαύρες τρύπες, αυτά τα όρια είναι αρκετές τάξεις μεγέθους κάτω από τα προηγούμενα όρια. Όπως λένε στην εφημερίδα τους, «Ο πλανήτης αστρικής αστρονομικής σκοτεινής ύλης κλίμακας είναι επίσης γνωστός ως τεράστια συμπαγή αντικείμενα φωτοστέφανου (MACHOs.) Στο παρελθόν ήταν περιορισμένο να είναι λιγότερο από το 10% της συνολικής μάζας του Γαλαξία.» Αλλά αυτή η δουλειά μειώνει περίπου το 0,01% της συνολικής μάζας των γαλαξιών τους.
«Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι για τις ανιχνεύσεις σε δύο νέα συστήματα», δήλωσε ο Ph.D. φοιτητής Saloni Bhatii, ο οποίος ήταν ένας από τους ερευνητές. «Μπορούμε με συνέπεια να εξαγάγουμε σήματα από πλανητικά αντικείμενα μάζας σε απομακρυσμένους γαλαξίες. Αυτό ανοίγει ένα νέο παράθυρο στην αστροφυσική. "
Όπως λέει η εφημερίδα, «Η πυκνότητα του αριθμού των FFP (ελεύθεροι πλανήτες) δεν εξαρτάται μόνο από τις λεπτομερείς διαδικασίες εκτόξευσης, αλλά και από τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών. Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι σχηματίζονται κατά την περίοδο του πληθωρισμού από τις κβαντικές διακυμάνσεις. Επομένως, αυτά τα αντικείμενα μάζας πλανήτη μπορούν είτε να χρησιμεύσουν ως διερευνητής της διαδικασίας σχηματισμού και διασποράς αστεριών / πλανητών, είτε ως θεμελιώδους φυσικής στο πολύ πρώιμο σύμπαν στην εποχή του πληθωρισμού. "
Έτσι, αυτό το έργο είναι εντυπωσιακό επειδή επιβεβαιώνει την ύπαρξη αντικειμένων πλανητικής μάζας όταν το Σύμπαν ήταν στα μισά της ηλικίας που είναι τώρα.
Τα δεδομένα που υποστηρίζουν αυτήν την εργασία προήλθαν από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA. Τα στοιχεία παρατήρησης για αυτά τα αντικείμενα πλανητικής μάζας προήλθαν από τα σήματα μικροαισθητήρα που εμφανίζονται ως μετατοπίσεις στη γραμμή εκπομπών ακτίνων Χ του κβάζαρ. Αυτές οι μετρήσεις παρατήρησης αντιστοιχίστηκαν με προσομοιώσεις μικροαισθητοποίησης που υπολογίστηκαν στο OU Supercomputing Center for Education and Research.
Αρχέγονες μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν στο πρώιμο σύμπαν. Είναι σε μεγάλο βαθμό υποθετικά, και αν υπάρχουν, σχηματίστηκαν το πρώτο δευτερόλεπτο μετά το Big Bang. Εκείνη την εποχή, το σύμπαν ήταν άμορφο παρά ομοιογενές, και οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ορισμένες πυκνές, καυτές περιοχές θα μπορούσαν να είχαν καταρρεύσει σε μαύρες τρύπες.
Για κάποιο χρονικό διάστημα, οι επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του αείμνηστου Stephen Hawking, πίστευαν ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να είναι αρχέγονες μαύρες τρύπες. Αλλά αυτή η θεωρία φαίνεται να έχει τεθεί σε ύπνο σε μια εφημερίδα του 2019.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: OU Research Group Επιβεβαίωση αντικειμένων μάζας πλανήτη σε εξωγαλακτικά συστήματα
- Ερευνητικό έγγραφο: Επιβεβαίωση αντικειμένων μάζας πλανήτη σε εξωγαλακτικά συστήματα
- Space Magazine: Τώρα γνωρίζουμε ότι το Dark Matter δεν είναι Αρχέγονες Μαύρες Τρύπες
