Ein Forscherteam der Universität von Oklahoma hat „planetare Massenkörper“ außerhalb der Milchstraße entdeckt. Sie wurden in einer Galaxie mit Gravitationslinsen und in einem Galaxienhaufen mit Gravitationslinsen unter Verwendung einer Technik entdeckt, die als Quasar-Mikrolinsen bezeichnet wird. Den Forschern zufolge sind die planetaren Massenobjekte entweder Planeten oder ursprüngliche Schwarze Löcher.
Diese Erkennungen sind die zweiten und dritten dieser Art. Die erste fand 2018 statt, an der einige der gleichen Forscher beteiligt waren. Derzeit gibt es keine Möglichkeit, solche Objekte direkt zu erkennen, und es gibt keine Möglichkeit, zwischen Planeten und kleinen Schwarzen Löchern zu unterscheiden.
"Die Erkennung von Objekten mit Planetenmasse, entweder frei schwebenden Planeten oder ursprünglichen Schwarzen Löchern, ist äußerst wertvoll für die Modellierung der Stern- / Planetenbildung oder des frühen Universums", sagte der Hauptautor Dai in einer Pressemitteilung. "Auch ohne die beiden Populationen zu zersetzen, liegt unsere Grenze für die ursprüngliche Population der Schwarzen Löcher bereits einige Größenordnungen unter den vorherigen Grenzen in diesem Massenbereich."
Das neue Papier mit diesen Erkenntnissen trägt den Titel „Bestätigung von Planetenmassenobjekten in extragalaktischen Systemen“. Die Autoren sind Saloni Bhatiani, Xinyu Dai und Eduardo Guerras. Das Papier ist im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Wir haben in den letzten Jahren viel über die Vielfalt und relative Häufigkeit von Planeten in unserer eigenen Milchstraße gelernt. Aber was ist mit anderen Galaxien? Auf dieser Detailebene sind sie schwer zu untersuchen, was bedeutet, dass wir nur sehr wenige Beweise für extragalaktische Planeten hatten, sondern nur Annahmen. Eine neue Technik, die auf Quasar-Mikrolinsen basiert, liefert uns jedoch mehr Beweise.
Die Technik basiert auf dem Licht von entfernten hellen aktiven galaktischen Kernen (AGN) oder Quasaren. Mit diesem Licht konnten die Forscher das Spektrum der Lichtsignaturen der Planetenkörper untersuchen. Dies ermöglichte es ihnen, "den Anteil dieser Planetenmassenobjekte in Bezug auf den galaktischen Lichthof zu beschränken". Die Objekte machen etwa 0,01% der Gesamtmasse ihrer Wirtsgalaxien aus. Ihre Massen reichen von Jupiter bis Mondmasse und bieten die strengsten Einschränkungen in diesem Massenbereich.
Die beiden Systeme sind Q J0158-4325 und SDSS J1004 + 4112.
Diese Objekte sind gravitativ ungebunden und laut den Forschern eines von zwei Dingen: Schurken-frei schwebende Planeten, die während der Bildung von Sternen und Planeten ausgestoßen oder zerstreut wurden; oder ursprüngliche schwarze Löcher. Wie die Forscher in ihrer Arbeit sagen: "Unsere Analyse legt nahe, dass ungebundene Planetenmassenobjekte in Galaxien universell sind, und wir vermuten, dass es sich bei den Objekten entweder um frei schwebende Planeten oder um ursprüngliche Schwarze Löcher handelt."
„Wir können konsistent Signale von Planetenmassenobjekten in fernen Galaxien extrahieren. Dies öffnet ein neues Fenster in der Astrophysik. “
Saloni Bhatiani, Co-Forscher und Ph.D. Student an der OU.
Diese Studie zeigt, dass Planetenmassenobjekte in Galaxien wahrscheinlich universell sind. Es bietet auch die ersten Massenbeschränkungen für die Intracluster-Region eines Galaxienhaufens. Für ursprüngliche Schwarze Löcher liegen diese Grenzwerte mehrere Größenordnungen unter den vorherigen Grenzwerten. Wie sie in ihrer Arbeit sagen: "Die astronomische Dunkle Materie des Planeten im Sternmaßstab ist auch als massive kompakte Halo-Objekte (MACHOs) bekannt. Bisher war sie auf weniger als 10% der Gesamtmasse der Milchstraße beschränkt." Diese Arbeit reduziert dies jedoch auf etwa 0,01% der Gesamtmasse ihrer Wirtsgalaxien.
"Wir freuen uns sehr über die Erkennung in zwei neuen Systemen", sagte Ph.D. Student Saloni Bhatiani, der einer der Forscher war. „Wir können konsistent Signale von Planetenmassenobjekten in fernen Galaxien extrahieren. Dies öffnet ein neues Fenster in der Astrophysik. “
In dem Artikel heißt es: „Die Zahlendichte von FFPs (frei schwebenden Planeten) hängt nicht nur von den detaillierten Auswurfprozessen ab, sondern auch von den Planetenbildungsmodellen. Es wird angenommen, dass sich während der Inflationsepoche aus Quantenfluktuationen ursprüngliche Schwarze Löcher bilden. Daher können diese Planetenmassenobjekte entweder als Sonde für die Stern- / Planetenbildung und den Streuprozess oder für die Grundlagenphysik im sehr frühen Universum der Inflationszeit dienen. “
Diese Arbeit ist deshalb bemerkenswert, weil sie die Existenz von Objekten mit Planetenmasse bestätigt, als das Universum halb so alt war wie jetzt.
Die Daten, die diese Arbeit unterstützen, stammen vom Chandra X-ray Observatory der NASA. Der Beobachtungsnachweis für diese Planetenmassenobjekte wurde aus den Mikrolinsensignalen abgeleitet, die als Verschiebungen in der Röntgenemissionslinie des Quasars auftreten. Diese Beobachtungsmessungen wurden mit Mikrolinsen-Simulationen verglichen, die am OU Supercomputing Center for Education and Research berechnet wurden.
Ursprüngliche Schwarze Löcher bildeten sich im frühen Universum. Sie sind weitgehend hypothetisch und wenn sie existieren, haben sie sich in der ersten Sekunde nach dem Urknall gebildet. Zu dieser Zeit war das Universum eher klumpig als homogen, und Astronomen glauben, dass einige dichte, heiße Regionen in schwarze Löcher zusammengebrochen sein könnten.
Für einige Zeit dachten Wissenschaftler, einschließlich des verstorbenen Stephen Hawking, dass dunkle Materie ursprüngliche schwarze Löcher sein könnten. Diese Theorie scheint jedoch in einem Papier von 2019 zu Bett gebracht worden zu sein.
Mehr:
- Pressemitteilung: OU Research Group Bestätigt Planetenmassenobjekte in extragalaktischen Systemen
- Forschungsbericht: Bestätigung von Planetenmassenobjekten in extragalaktischen Systemen
- Space Magazine: Jetzt wissen wir, dass Dunkle Materie keine ursprünglichen schwarzen Löcher sind
