Een onderzoeksgroep van de Universiteit van Oklahoma rapporteert de detectie van extragalactische planeetmassa-objecten in een tweede en derde sterrenstelsel voorbij de Melkweg na de eerste detectie in 2018. Met de bestaande waarnemingsmiddelen, het is onmogelijk om objecten met een massa van planeten buiten de Melkweg direct te detecteren en om de bedrieglijke planetaire populatie te meten.

Leden van de groep zijn onder meer Xinyu Dai, universitair hoofddocent bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van Homer L. Dodge, OU Hogeschool voor Kunsten en Wetenschappen, met Ph.D. student Saloni Bhatiani en voormalig postdoctoraal onderzoeker Eduardo Guerras.

"De detectie van planeetmassa-objecten, ofwel vrij zwevende planeten of oerzwarte gaten, zijn uiterst waardevol voor het modelleren van ster-/planeetvorming of het vroege heelal, " zei Dai. "Zelfs zonder de twee populaties te ontbinden, onze limiet voor de oorspronkelijke populatie van zwarte gaten ligt al enkele orden van grootte onder de eerdere limieten in dit massabereik."

De onderzoeksgroep heeft een nieuwe techniek geïdentificeerd die quasar-microlensing gebruikt om de planeetbevolking in verre extragalactische systemen te onderzoeken. Ze zijn in staat geweest om de fractie van deze planeetmassa-objecten ten opzichte van de galactische halo te beperken door hun microlensing-signaturen te bestuderen in het spectrum van de lensbeelden van verre heldere actieve galactische kernen.

De groep vermoedde dat deze ongebonden objecten ofwel vrij zwevende planeten of oerzwarte gaten waren. Vrij zwevende planeten werden uitgeworpen of verstrooid tijdens de vorming van sterren/planeten. Primordiale zwarte gaten worden gevormd in de vroege fase van het heelal als gevolg van kwantumfluctuaties. De resultaten zijn van belang omdat ze bevestigen dat objecten van planeetmassa inderdaad universeel zijn in sterrenstelsels. Bovendien, de allereerste beperkingen op het planeetmassabereik binnen het intraclustergebied van een melkwegcluster worden hier gepresenteerd.

De beperkingen op de oermassa van zwarte gaten in het massabereik van de planeet liggen enkele orden van grootte onder de eerdere limieten.

"We zijn erg enthousiast over de detecties in twee nieuwssystemen, " zei Bhatiani. "We kunnen consequent signalen extraheren van planeetmassa-objecten in verre sterrenstelsels. Dit opent een nieuw venster in de astrofysica."

De waarnemingsgegevens die voor dit werk worden gebruikt, zijn afkomstig van observaties van tien jaar die zijn uitgevoerd door NASA's Chandra X-ray-observatorium. Het observationele bewijs voor deze planeetmassa-objecten is afgeleid van de microlenssignalen die verschijnen als verschuivingen in de röntgenemissielijn van de quasar. Deze waarnemingsmetingen werden vergeleken met microlenssimulaties die werden berekend in het OU Supercomputing Center for Education and Research.

Door de modellen van de onderzoeksgroep te vergelijken met de waargenomen microlenssnelheden, konden ze de fractie van deze planeetmassa-objecten in de twee extragalactische systemen beperken tot ongeveer 0,01% van de totale massa. Dit werk is een vervolg op het eerdere onderzoekswerk van Dai en Guerras dat het eerste indirecte bewijs leverde voor het bestaan ​​van vrij zwevende planeten buiten de Melkweg.

De twee systemen zijn Q J0158-4325 en SDSS J1004+4112. Het is heel bijzonder om het bestaan ​​van planeetmassa-objecten in een cluster van sterrenstelsels te kunnen bevestigen toen het universum de helft van zijn huidige leeftijd had. De analyse van de groep bevestigt het bestaan ​​van deze objecten op planeetschaal, variërend van Jupiter tot de maanmassa op extragalactische afstanden en biedt de strengste beperkingen op dit massabereik. Deze resultaten zijn in overeenstemming met de huidige beperkingen voor de ongebonden planeetmassa-objecten in het Melkwegstelsel. De resultaten zijn gepubliceerd in de uitgave van november 2019 van de Astrofysisch tijdschrift .