Un team di ricercatori dell'Università dell'Oklahoma ha scoperto "corpi di massa planetari" al di fuori della Via Lattea. Sono stati scoperti in una galassia con lente gravitazionale e in un ammasso di galassie con lente gravitazionale usando una tecnica chiamata micro-lente quasar. Secondo i ricercatori, gli oggetti di massa planetaria sono o pianeti o buchi neri primordiali.
Questi rilevamenti sono il secondo e il terzo di questo tipo. Il primo si è verificato nel 2018 coinvolgendo alcuni degli stessi ricercatori. Al momento non è possibile rilevare direttamente oggetti come questi e non è possibile distinguere tra pianeti e piccoli buchi neri.
"Il rilevamento di oggetti di massa planetaria, pianeti fluttuanti o buchi neri primordiali, sono estremamente preziosi per modellare la formazione di stelle / pianeti o l'universo primordiale", ha detto l'autore principale Dai in un comunicato stampa. "Anche senza scomporre le due popolazioni, il nostro limite sulla popolazione primordiale del buco nero è già di qualche ordine di grandezza inferiore ai limiti precedenti in questa gamma di massa."
Il nuovo documento che delinea questi risultati è intitolato "Conferma di oggetti di massa planetaria in sistemi extragalattici". Gli autori sono Saloni Bhatiani, Xinyu Dai e Eduardo Guerras. L'articolo è pubblicato su The Astrophysical Journal.
Abbiamo imparato molto sulla varietà e l'abbondanza relativa dei pianeti nella nostra galassia della Via Lattea negli ultimi anni. Ma che dire delle altre galassie? Sono difficili da sondare a quel livello di dettaglio, il che significa che abbiamo avuto pochissime prove sui pianeti extra-galattici, solo ipotesi. Ma una nuova tecnica basata sul micro-obiettivo quasar ci sta fornendo ulteriori prove.
La tecnica si basa sulla luce proveniente da lontani galattici attivi (AGN) o quasar luminosi lontani. Usando quella luce, i ricercatori sono stati in grado di studiare lo spettro nelle firme luminose dei corpi planetari. Ciò ha permesso loro di "limitare la frazione di questi oggetti di massa planetaria rispetto all'alone galattico". Gli oggetti rappresentano circa lo 0,01% della massa totale delle loro galassie ospiti. Le loro masse vanno da Giove alla massa lunare e forniscono i vincoli più rigorosi a questa gamma di massa.
I due sistemi sono Q J0158-4325 e SDSS J1004 + 4112.
Questi oggetti sono gravitazionalmente non legati e, secondo i ricercatori, sono una delle due cose: pianeti canaglia fluttuanti che sono stati espulsi o dispersi durante la formazione di stelle e pianeti; o buchi neri primordiali. Come affermano i ricercatori nel loro articolo, "La nostra analisi suggerisce che gli oggetti di massa planetaria non associati sono universali nelle galassie e supponiamo che gli oggetti siano pianeti fluttuanti o buchi neri primordiali".
“Siamo in grado di estrarre costantemente segnali da oggetti di massa planetaria in galassie distanti. Questo apre una nuova finestra in astrofisica. "
Saloni Bhatiani, Co-ricercatrice e Ph.D. studente all'OU.
Questo studio mostra che gli oggetti di massa planetaria sono probabilmente universali nelle galassie. Fornisce inoltre i primi vincoli in assoluto sulla massa per la regione intracluster di un ammasso di galassie. Per i buchi neri primordiali, questi limiti sono diversi ordini di grandezza al di sotto dei limiti precedenti. Come si dice nel loro articolo, "Il pianeta su scala stellare stella astronomica oscura è anche conosciuto come enormi oggetti di alone compatto (MACHO.) In precedenza era vincolato a essere inferiore al 10% della massa totale della Via Lattea." Ma questo lavoro lo porta a circa lo 0,01% della massa totale delle loro galassie ospiti.
"Siamo molto entusiasti dei rilevamenti in due nuovi sistemi", ha affermato Ph.D. studente Saloni Bhatiani, che era uno dei ricercatori. “Siamo in grado di estrarre costantemente segnali da oggetti di massa planetaria in galassie distanti. Questo apre una nuova finestra in astrofisica. "
Come afferma il documento, “La densità numerica degli FFP (pianeti fluttuanti) non dipende solo dai processi di espulsione dettagliati, ma anche dai modelli di formazione del pianeta. Si pensa che i buchi neri primordiali si formino durante l'epoca dell'inflazione da fluttuazioni quantistiche. Pertanto, questi oggetti di massa planetaria possono fungere da sonda per la formazione di stelle / pianeti e processi di dispersione, o per la fisica fondamentale nell'universo primordiale nell'era dell'inflazione. "
Quindi questo lavoro colpisce perché conferma l'esistenza di oggetti di massa planetaria quando l'Universo aveva la metà dei suoi anni.
I dati che supportano questo lavoro provengono dall'osservatorio a raggi X Chandra della NASA. L'evidenza osservativa per questi oggetti di massa planetaria è stata derivata dai segnali di microlensing che appaiono come spostamenti nella linea di emissione di raggi X del quasar. Queste misurazioni osservative sono state confrontate con simulazioni di microlensing che sono state calcolate presso il Centro di supercomputer OU per l'istruzione e la ricerca.
I buchi neri primordiali si formarono nell'universo primordiale. Sono in gran parte ipotetici e, se esistono, si sono formati nel primo secondo dopo il Big Bang. A quel tempo, l'universo era grumoso piuttosto che omogeneo, e gli astronomi pensano che alcune regioni dense e calde potrebbero essere crollate in buchi neri.
Per qualche tempo, gli scienziati, incluso il defunto Stephen Hawking, hanno pensato che la materia oscura potesse essere un buco nero primordiale. Ma quella teoria sembra essere stata messa a letto in un articolo del 2019.
Di Più:
- Comunicato stampa: il gruppo di ricerca OU conferma gli oggetti di massa planetaria nei sistemi extragalattici
- Documento di ricerca: conferma di oggetti planetari in sistemi extragalattici
- Space Magazine: ora sappiamo che la materia oscura non è buchi neri primordiali
