كائنات الكتلة الكوكبية المكتشفة في المجرات الأخرى

Send

اكتشف فريق من الباحثين في جامعة أوكلاهوما "أجسام كتلة كوكبية" خارج مجرة درب التبانة. تم اكتشافها في مجرة ذات عدسة جاذبية ، وفي مجموعة مجرة ذات عدسة جاذبية باستخدام تقنية تسمى العدسة الدقيقة الكوازار. وفقا للباحثين ، فإن أجسام الكتلة الكوكبية هي إما كواكب أو ثقوب سوداء بدائية.

هذه الاكتشافات هي الثانية والثالثة من هذا النوع. حدث الأول في عام 2018 بمشاركة بعض الباحثين أنفسهم. لا توجد حاليًا طريقة للكشف المباشر عن مثل هذه الأشياء ، ولا توجد طريقة للتمييز بين الكواكب والثقوب السوداء الصغيرة.

قال المؤلف الرئيسي داي في بيان صحفي: "إن الكشف عن الأجسام ذات كتلة الكوكب ، سواء كانت كواكب عائمة بحرية أو ثقوب سوداء بدائية ، قيمة للغاية لنمذجة تكوين النجوم / الكوكب أو الكون المبكر". "حتى من دون تحلل السكان ، فإن حدودنا على الثقب الأسود البدائي هي بالفعل بضع درجات من الحجم أقل من الحدود السابقة في هذا النطاق الكتلي."

عنوان الورقة الجديدة التي تلخص هذه النتائج بعنوان "تأكيد كائنات كتلة الكوكب في الأنظمة خارج المجرة." المؤلفون هم Saloni Bhatiani و Xinyu Dai و Eduardo Guerras. نُشرت الورقة في مجلة الفيزياء الفلكية.

لقد تعلمنا الكثير عن التنوع والكثرة النسبية للكواكب في مجرتنا درب التبانة في السنوات القليلة الماضية. ولكن ماذا عن المجرات الأخرى؟ من الصعب التحقيق في هذا المستوى من التفاصيل ، مما يعني أنه لم يكن لدينا سوى القليل من الأدلة حول الكواكب خارج المجرة ، فقط الافتراضات. لكن تقنية جديدة تعتمد على العدسة الدقيقة للكوازار تعطينا المزيد من الأدلة.

تعتمد التقنية على الضوء القادم من النوى المجرة النشطة الساطعة (AGN) أو النجوم الزائفة. باستخدام هذا الضوء ، تمكن الباحثون من دراسة الطيف في التوقيعات الخفيفة للأجسام الكوكبية. هذا سمح لهم "بتقييد جزء من هذه الأجسام ذات كتلة الكوكب فيما يتعلق بهالة المجرة". الأجسام حوالي 0.01٪ من الكتلة الإجمالية للمجرات المضيفة. تتراوح كتلتها من المشتري إلى كتلة القمر وتوفر القيود الأكثر صرامة في هذا النطاق الكتلي.

النظامان هما Q J0158-4325 و SDSS J1004 + 4112.

هذه الأجسام غير مرتبطة بالجاذبية ، ووفقًا للباحثين فهي واحدة من شيئين: الكواكب المارقة العائمة الحرة التي تم طردها أو تشتيتها أثناء تكوين النجوم والكواكب ؛ أو ثقوب سوداء بدائية. وكما يقول الباحثون في ورقتهم ، "يشير تحليلنا إلى أن الأجسام غير المقيدة ذات كتلة الكوكب عالمية في المجرات ، ونفترض أن الأجسام إما كواكب عائمة بحرية أو ثقوب سوداء بدائية".

"يمكننا باستمرار استخراج إشارات من أجسام كتلة الكوكب في المجرات البعيدة. وهذا يفتح نافذة جديدة في الفيزياء الفلكية. "
Saloni Bhatiani ، باحث مشارك ودكتوراه. طالب في OU.

تُظهر هذه الدراسة أن أجسام الكتلة الكوكبية من المحتمل أن تكون عالمية في المجرات. كما أنها توفر القيود الأولى على الكتلة للمنطقة الداخلية من كتلة المجرة. بالنسبة للثقوب السوداء البدائية ، تكون هذه الحدود عدة مرات من الحجم دون الحدود السابقة. كما يقولون في ورقتهم ، "يُعرف الكوكب إلى النجوم المظلمة الفلكية على نطاق واسع بأجسام هالة مدمجة ضخمة (MACHOs). كان مُقيدًا سابقًا ليكون أقل من 10 ٪ من الكتلة الكلية لدرب التبانة." لكن هذا العمل يخفض ذلك إلى حوالي 0.01٪ من الكتلة الإجمالية للمجرات المضيفة.

قال دكتوراه: "نحن متحمسون للغاية لعمليات الكشف في نظامين جديدين". الطالبة سالوني باتياني التي كانت من الباحثين. "يمكننا باستمرار استخراج إشارات من أجسام كتلة الكوكب في المجرات البعيدة. وهذا يفتح نافذة جديدة في الفيزياء الفلكية. "

كما تقول الصحيفة ، "إن كثافة عدد FFPs (الكواكب العائمة الحرة) لا تعتمد فقط على عمليات الطرد المفصلة ، ولكن أيضًا على نماذج تكوين الكوكب. يعتقد أن الثقوب السوداء البدائية تتشكل خلال فترة التضخم الناتجة عن التقلبات الكمية. لذلك ، يمكن أن تكون هذه الأجسام ذات كتلة الكوكب إما بمثابة مسبار لتكوين النجوم / الكوكب وعملية التشتت ، أو للفيزياء الأساسية في الكون المبكر جدًا في عصر التضخم ".

لذا فإن هذا العمل مذهل لأنه يؤكد وجود أجسام كتلة كوكبية عندما كان الكون نصف عمره الآن.

البيانات التي تدعم هذا العمل جاءت من مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. وقد استمدت الأدلة الرصدية لهذه الأجسام ذات كتلة الكوكب من إشارات العدسة الميكروية التي تظهر على أنها تحولات في خط انبعاث الأشعة السينية من الكوازار. تمت مطابقة هذه القياسات الملاحظة مع محاكاة الميكرولين التي تم حسابها في مركز الحوسبة الفائقة OU للتعليم والبحث.

تشكلت الثقوب السوداء البدائية في الكون المبكر. إنها افتراضية إلى حد كبير ، وإذا كانت موجودة ، تكونت في الثانية الأولى بعد الانفجار العظيم. في ذلك الوقت ، كان الكون متكتلًا وليس متجانسًا ، ويعتقد علماء الفلك أن بعض المناطق الحارة الكثيفة يمكن أن تنهار في ثقوب سوداء.

لبعض الوقت ، اعتقد العلماء ، بما في ذلك الراحل ستيفن هوكينج ، أن المادة المظلمة يمكن أن تكون ثقوبًا سوداء. لكن يبدو أن هذه النظرية قد تم وضعها في الفراش في ورقة 2019.