Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Oklahoma đã phát hiện ra các cơ quan có khối lượng hành tinh lớn ở bên ngoài Dải Ngân hà. Chúng được phát hiện trong một thiên hà có thấu kính hấp dẫn và trong một cụm thiên hà có thấu kính hấp dẫn sử dụng một kỹ thuật gọi là thấu kính vi quasar. Theo các nhà nghiên cứu, các vật thể có khối lượng hành tinh là các hành tinh hoặc các lỗ đen nguyên thủy.
Những phát hiện này là thứ hai và thứ ba của loại hình này. Lần đầu tiên xảy ra vào năm 2018 liên quan đến một số nhà nghiên cứu tương tự. Hiện tại không có cách nào để phát hiện trực tiếp các vật thể như thế này và không có cách nào để phân biệt giữa các hành tinh và các lỗ đen nhỏ.
Phát hiện các vật thể có khối lượng lớn trên hành tinh, hoặc các hành tinh nổi tự do hoặc các lỗ đen nguyên thủy, cực kỳ có giá trị để mô hình hóa sự hình thành sao / hành tinh hoặc vũ trụ sơ khai. Ngay cả khi không phân tách hai quần thể, giới hạn của chúng tôi đối với quần thể lỗ đen nguyên thủy đã có một vài bậc độ lớn dưới giới hạn trước đó trong phạm vi khối lượng này.
Bài báo mới nêu rõ những phát hiện này có tiêu đề Xác nhận các vật thể có khối lượng hành tinh trong các hệ thống ngoài vũ trụ. Các tác giả là Saloni Bhatiani, Xinyu Dai và Eduardo Guerras. Bài viết được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
Chúng tôi đã học được rất nhiều về sự đa dạng và tương đối của các hành tinh trong dải ngân hà của chúng ta trong vài năm qua. Nhưng những thiên hà khác thì sao? Họ khó có thể thăm dò ở mức độ chi tiết đó, điều đó có nghĩa là chúng tôi đã có rất ít bằng chứng về các hành tinh ngoài thiên hà, chỉ có giả định. Nhưng một kỹ thuật mới dựa trên ống kính vi quasar đang cho chúng ta nhiều bằng chứng hơn.
Kỹ thuật này dựa vào ánh sáng từ các hạt nhân thiên hà hoạt động xa (AGN) hoặc quasar. Sử dụng ánh sáng đó, các nhà nghiên cứu đã có thể nghiên cứu quang phổ trong chữ ký ánh sáng của các cơ quan hành tinh. Điều này cho phép họ chế tạo một phần của các vật thể có khối lượng hành tinh này đối với vầng hào quang thiên hà. Các vật thể chiếm khoảng 0,01% tổng khối lượng của các thiên hà chủ của chúng. Khối lượng của chúng dao động từ sao Mộc đến khối lượng Mặt trăng và cung cấp các ràng buộc nghiêm ngặt nhất ở phạm vi khối lượng này.
Hai hệ thống là Q J0158-4325 và SDSS J1004 + 4112.
Các vật thể này không bị ràng buộc về mặt hấp dẫn, và theo các nhà nghiên cứu, chúng là một trong hai điều: các hành tinh trôi nổi tự do bị đẩy ra hoặc phân tán trong quá trình hình thành các ngôi sao và hành tinh; hoặc lỗ đen nguyên thủy. Như các nhà nghiên cứu đã nói trong bài báo của họ, phân tích của chúng tôi cho thấy các vật thể có khối lượng hành tinh không liên kết là phổ quát trong các thiên hà và chúng tôi phỏng đoán các vật thể là các hành tinh nổi tự do hoặc các lỗ đen nguyên thủy.
Chúng ta luôn có thể trích xuất tín hiệu từ các vật thể có khối lượng lớn trên hành tinh ở các thiên hà xa xôi. Điều này mở ra một cửa sổ mới trong vật lý thiên văn.
Saloni Bhatiani, Đồng nghiên cứu và tiến sĩ. sinh viên tại OU.
Nghiên cứu này cho thấy các vật thể có khối lượng hành tinh có khả năng phổ biến trong các thiên hà. Nó cũng cung cấp các ràng buộc đầu tiên về khối lượng cho khu vực nội khối của cụm thiên hà. Đối với các lỗ đen nguyên thủy, các giới hạn này là một số bậc có độ lớn dưới giới hạn trước. Như họ đã nói trong bài báo của mình, Vật thể hành tinh để tạo ra vật chất tối thiên văn có quy mô lớn còn được gọi là vật thể quầng khổng lồ nhỏ gọn (MACHOs.) Trước đây, nó bị giới hạn dưới 10% tổng khối lượng của Dải Ngân hà. Nhưng công trình này đưa nó xuống khoảng 0,01% tổng khối lượng của các thiên hà chủ của chúng.
Chúng tôi rất vui mừng về sự phát hiện trong hai hệ thống mới, tiến sĩ nói. sinh viên Saloni Bhatiani, một trong những nhà nghiên cứu. Chúng ta luôn có thể trích xuất tín hiệu từ các vật thể có khối lượng lớn trên hành tinh ở các thiên hà xa xôi. Điều này mở ra một cửa sổ mới trong vật lý thiên văn.
Như bài báo đã nói, mật độ số lượng FFP (các hành tinh nổi tự do) không chỉ phụ thuộc vào các quá trình phóng chi tiết, mà còn phụ thuộc vào các mô hình hình thành hành tinh. Các lỗ đen nguyên thủy được cho là được hình thành trong thời kỳ lạm phát từ biến động lượng tử. Do đó, các vật thể có khối lượng hành tinh này có thể đóng vai trò là đầu dò của quá trình hình thành và tán xạ sao / hoặc vật lý cơ bản trong vũ trụ sơ khai trong kỷ nguyên lạm phát.
Vì vậy, công trình này rất ấn tượng bởi vì nó xác nhận sự tồn tại của các vật thể có khối lượng hành tinh khi Vũ trụ chỉ bằng một nửa tuổi.
Dữ liệu hỗ trợ công việc này được lấy từ Đài quan sát tia X của NASA. Bằng chứng quan sát cho các vật thể có khối lượng hành tinh này được lấy từ các tín hiệu vi phân xuất hiện dưới dạng dịch chuyển trong đường phát xạ tia X của chuẩn tinh. Các phép đo quan sát này được so khớp với các mô phỏng vi mô được tính toán tại Trung tâm siêu máy tính OU cho giáo dục và nghiên cứu.
Các lỗ đen nguyên thủy hình thành trong vũ trụ sơ khai. Họ chủ yếu là giả thuyết, và nếu chúng tồn tại, chúng hình thành trong giây đầu tiên sau Vụ nổ lớn. Vào thời điểm đó, vũ trụ vón cục thay vì đồng nhất, và các nhà thiên văn học nghĩ rằng một số vùng nóng, dày đặc có thể đã bị sụp đổ thành hố đen.
Trong một thời gian, các nhà khoa học, bao gồm cả Stephen Hawking quá cố, đã nghĩ rằng vật chất tối có thể là những lỗ đen nguyên thủy. Nhưng lý thuyết đó dường như đã được đưa vào giường trong một bài báo năm 2019.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Nhóm nghiên cứu OU xác nhận các vật thể có khối lượng hành tinh trong các hệ thống ngoài vũ trụ
- Tài liệu nghiên cứu: Xác nhận các vật thể có khối lượng hành tinh trong các hệ thống ngoài vũ trụ
- Tạp chí vũ trụ: Bây giờ chúng ta đã biết rằng vật chất tối đen Isn đá lỗ đen nguyên thủy
