Forskningsgruppe bekræfter planetmasseobjekter i ekstragalaktiske systemer

En forskningsgruppe fra University of Oklahoma rapporterer påvisningen af ​​ekstragalaktiske planetmasseobjekter i en anden og tredje galakse ud over Mælkevejen efter den første påvisning i 2018. Med de eksisterende observationsressourcer, det er umuligt direkte at detektere planetmasseobjekter ud over Mælkevejen og måle dens slyngelstatiske planetariske befolkning.

Medlemmer af gruppen omfatter Xinyu Dai, lektor i Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, OU College of Arts and Sciences, med ph.d. studerende Saloni Bhatiani og tidligere postdoc-forsker Eduardo Guerras.

"Detektering af planetmasseobjekter, enten frit svævende planeter eller oprindelige sorte huller, er ekstremt værdifulde til modellering af stjerne/planetdannelse eller tidligt univers, " sagde Dai. "Selv uden at nedbryde de to populationer, vores grænse for den oprindelige sorte hul-population er allerede et par størrelsesordener under tidligere grænser i dette masseområde."

Forskergruppen har identificeret en ny teknik, der bruger kvasar mikrolinsing til at undersøge planetens befolkning inden for fjerne ekstragalaktiske systemer. De har været i stand til at begrænse andelen af ​​disse planetmasseobjekter i forhold til den galaktiske glorie ved at studere deres mikrolinsesignaturer i spektret af linsebilleder af fjerne lyse aktive galaktiske kerner.

Gruppen antog, at disse ubundne objekter enten var fritsvævende planeter eller oprindelige sorte huller. Fritsvævende planeter blev slynget ud eller spredt under stjerne-/planetdannelse. Primordiale sorte huller dannes i den tidlige fase af universet på grund af kvanteudsving. Resultaterne er af betydning, da de bekræfter, at planetmasseobjekter faktisk er universelle i galakser. I øvrigt, de første begrænsninger nogensinde i planetmasseområdet inden for intraklyngeområdet af en galaksehob er præsenteret her.

Begrænsningerne for de oprindelige masse sorte huller i planetmasseområdet er et par størrelsesordener under tidligere grænser.

"Vi er meget begejstrede for detekteringerne i to nyhedssystemer, " sagde Bhatiani. "Vi kan konsekvent udtrække signaler fra planetmasseobjekter i fjerne galakser. Dette åbner et nyt vindue i astrofysik."

De observationsdata, der bruges til dette arbejde, stammer fra årtier lange observationer udført af NASAs Chandra X-ray observatorium. Observationsbeviset for disse planetmasseobjekter blev afledt af mikrolinsesignalerne, der fremstår som forskydninger i kvasarens røntgen-emissionslinje. Disse observationsmålinger blev matchet med mikrolinse-simuleringer, der blev beregnet på OU Supercomputing Center for Uddannelse og Forskning.

Sammenligning af forskergruppens modeller med de observerede mikrolinsehastigheder gjorde det muligt for dem at begrænse fraktionen af ​​disse planetmasseobjekter i de to ekstragalaktiske systemer omkring 0,01% af den samlede masse. Dette arbejde er en opfølgning af det tidligere forskningsarbejde udført af Dai og Guerras, der gav det første indirekte bevis for eksistensen af ​​fritsvævende planeter uden for Mælkevejen.

De to systemer er Q J0158-4325 og SDSS J1004+4112. At være i stand til at bekræfte eksistensen af ​​planetmasseobjekter i en galaksehob, da universet var halvdelen af ​​sin nuværende alder, er ganske ekstraordinært. Gruppens analyse bekræfter eksistensen af ​​disse objekter i planetskala, der spænder fra Jupiter til Månemasse ved ekstragalaktiske afstande og giver de strengeste begrænsninger ved dette masseområde. Disse resultater er i overensstemmelse med de nuværende begrænsninger for de ubundne planetmasseobjekter i Mælkevejsgalaksen. Resultaterne offentliggøres i november 2019-udgaven af Astrofysisk tidsskrift .