اكتشف فريق من الباحثين في جامعة أوكلاهوما 'أجسام كتل كوكبية' خارج مجرة درب التبانة. تم اكتشافها في إحدى المجرات ذات العدسات الجاذبية ، وفي مجموعة مجرية واحدة ذات عدسات جاذبية باستخدام تقنية تسمى العدسة الدقيقة للكوازار. وفقًا للباحثين ، فإن الأجسام ذات الكتلة الكوكبية هي إما كواكب أو ثقوب سوداء بدائية.
هذه الاكتشافات هي الثانية والثالثة من هذا النوع. الأول وقعت في 2018 بمشاركة بعض من نفس الباحثين. لا توجد حاليًا طريقة للكشف المباشر عن مثل هذه الأشياء ، ولا توجد طريقة للتمييز بين الكواكب والثقوب السوداء الصغيرة.
قال المؤلف الرئيسي داي في دراسة خبر صحفى . 'حتى بدون تحليل المجموعتين ، فإن حدودنا على تعداد الثقوب السوداء البدائية هي بالفعل بضعة أوامر من حيث الحجم أقل من الحدود السابقة في نطاق الكتلة هذا.'
الورقة الجديدة التي تلخص هذه النتائج بعنوان ' تأكيد كائنات كتلة الكوكب في أنظمة خارج المجرة . ' المؤلفون هم سالوني بهاتياني وشينيو داي وإدواردو غيراس. تم نشر الورقة في مجلة الفيزياء الفلكية.
لقد تعلمنا الكثير عن التنوع والوفرة النسبية للكواكب في مجرتنا درب التبانة في السنوات القليلة الماضية. لكن ماذا عن المجرات الأخرى؟ من الصعب التحقيق في هذا المستوى من التفاصيل ، مما يعني أنه لدينا القليل جدًا من الأدلة حول الكواكب خارج المجرة ، فقط الافتراضات. لكن تقنية جديدة تعتمد على العدسات الدقيقة للكوازار تقدم لنا المزيد من الأدلة.
تصوير العدسة الدقيقة للكوازار. يمكن أن يكون جسم العدسة الدقيقة في المجرة الأمامية نجمًا (كما هو موضح) ، أو ثقب أسود بدائي ، أو أي جسم مضغوط آخر. الائتمان: ناسا / جايسون كوان (مركز تكنولوجيا علم الفلك).
تعتمد هذه التقنية على الضوء من نوى المجرة النشطة (AGN) أو الكوازارات الساطعة البعيدة. باستخدام هذا الضوء ، تمكن الباحثون من دراسة الطيف في بصمات الضوء للأجسام الكوكبية. سمح لهم ذلك 'بتقييد جزء هذه الأجسام ذات كتلة الكواكب فيما يتعلق بهالة المجرة.' تشكل الأجسام حوالي 0.01٪ من الكتلة الكلية لمجراتها المضيفة. تتراوح كتلتها من كوكب المشتري إلى كتلة القمر وتوفر أكثر القيود صرامة في هذا النطاق الكتلي.
النظامان هما س: J0158-4325 و SDSS J1004 + 4112 .
صورة تلسكوب هابل الفضائي لكوازار بعدسة بواسطة مجموعة المجرات SDSS J1004 + 4112. تم اكتشافه كجزء من مسح Sloan الرقمي للسماء ويبعد حوالي 7 مليار سنة ضوئية. حقوق الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية ، ناسا ، كيرين شارون (جامعة تل أبيب) وعيران أوفيك (معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا)
هذه الأجسام غير مرتبطة بالجاذبية ، ووفقًا للباحثين فهي واحدة من شيئين: الكواكب المارقة الحرة العائمة التي تم قذفها أو تناثرها أثناء تكوين النجوم والكواكب ؛ أو الثقوب السوداء البدائية. كما يقول الباحثون في ورقتهم ، 'يشير تحليلنا إلى أن الأجسام غير المربوطة بكتلة الكواكب تكون كونية في المجرات ، ونعتقد أن هذه الأجسام إما كواكب عائمة أو ثقوبًا سوداء بدائية'.
'يمكننا باستمرار استخراج إشارات من الأجسام ذات الكتلة الكونية في المجرات البعيدة. هذا يفتح نافذة جديدة في الفيزياء الفلكية. '
سالوني بهاتياني ، باحث مشارك ودكتوراه. طالب في OU.
تظهر هذه الدراسة أن الأجسام ذات الكتلة الكوكبية من المحتمل أن تكون كونية في المجرات. كما أنه يوفر أول قيود على الإطلاق على الكتلة للمنطقة البينية للعنقود المجري. بالنسبة للثقوب السوداء البدائية ، فإن هذه الحدود أقل بعدة مرات من الحدود السابقة. كما يقولون في ورقتهم ، 'يُعرف الكوكب الذي يصل إلى نطاق نجمي المادة المظلمة الفلكية أيضًا باسم أجسام الهالة المدمجة الضخمة (MACHOs.) كانت مقيدة سابقًا لتكون أقل من 10٪ من إجمالي كتلة مجرة درب التبانة.' لكن هذا العمل يخفض ذلك إلى حوالي 0.01٪ من الكتلة الكلية للمجرات المضيفة.
قال دكتوراه 'نحن متحمسون للغاية للاكتشافات في نظامين جديدين'. الطالب سالوني بهاتياني الذي كان من الباحثين. 'يمكننا باستمرار استخراج إشارات من الأجسام ذات الكتلة الكونية في المجرات البعيدة. هذا يفتح نافذة جديدة في الفيزياء الفلكية. '
كما تقول الورقة ، 'لا تعتمد كثافة عدد الكواكب الحرة العائمة (FFPs) على عمليات الطرد التفصيلية فحسب ، بل تعتمد أيضًا على نماذج تكوين الكواكب. يُعتقد أن الثقوب السوداء البدائية تكونت خلال حقبة التضخم من التقلبات الكمومية. لذلك ، يمكن أن تعمل هذه الأجسام ذات الكتلة الكونية إما كمسبار لتشكيل النجوم / الكواكب وعملية التشتت ، أو في الفيزياء الأساسية في بداية الكون في عصر التضخم '.
لذا فإن هذا العمل مذهل لأنه يؤكد وجود أجسام ذات كتلة كوكبية عندما كان الكون نصف عمره الآن.
صورة بالأشعة السينية لنظام عدسات الجاذبية SDSS J1004 + 4112 تم التقاطها بواسطة مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا ؛ الانبعاث الأحمر المركزي الممتد هو من الغاز الساخن في مجموعة مجرة العدسة الأمامية ، ومصادر النقطة الزرقاء الأربعة هي الصور العدسية لكوازار الخلفية. رصيد الصورة: جامعة أوكلاهوما.
جاءت البيانات التي تدعم هذا العمل من مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. تم اشتقاق الدليل المرصود لهذه الأجسام ذات الكتلة الكونية من إشارات العدسة الدقيقة التي تظهر كتحولات في خط انبعاث الأشعة السينية للكوازار. تمت مطابقة قياسات الملاحظة هذه مع عمليات محاكاة العدسة الدقيقة التي تم حسابها في مركز الحوسبة الفائقة OU للتعليم والبحث.
تشكلت الثقوب السوداء البدائية في الكون المبكر. إنهم افتراضيون إلى حد كبير ، وإذا كانوا موجودين ، فقد تشكلوا في الثانية الأولى بعد الانفجار العظيم. في ذلك الوقت ، كان الكون متكتلًا وليس متجانسًا ، ويعتقد علماء الفلك أن بعض المناطق الساخنة الكثيفة يمكن أن تنهار إلى ثقوب سوداء.
لبعض الوقت ، اعتقد العلماء ، بمن فيهم الراحل ستيفن هوكينج ، أن المادة المظلمة يمكن أن تكون ثقوبًا سوداء بدائية. لكن يبدو أن هذه النظرية قد تم وضعها في الفراش في 2019 ورقة .