俄克拉荷馬大學(xué)的一個(gè)研究小組報(bào)告說，在2018年首次探測到銀河系之外的第二和第三星系中的銀河系外行星質(zhì)量物體。利用現(xiàn)有的觀測資源，不可能直接探測到超過銀河系并測量其無賴行星人口。

該小組的成員包括OU藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院荷馬·道奇(Homer L.Dodge)物理與天文學(xué)系副教授戴新宇(Yinyu Dai)，并擁有博士學(xué)位。學(xué)生Saloni Bhatiani和前博士后研究員Eduardo Guerras。

戴說：“探測行星質(zhì)量物體，無論是自由漂浮的行星還是原始的黑洞，對于模擬恒星/行星形成或早期宇宙都是非常有價(jià)值的。”“即使不分解這兩個(gè)種群，我們對原始黑洞種群的限制已經(jīng)比這個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)的先前限制低了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。”

研究小組確定了一種新的技術(shù)，該技術(shù)使用類星體微透鏡探測遙遠(yuǎn)的銀河系外行星的數(shù)量。通過研究遙遠(yuǎn)明亮的活躍銀河系核的透鏡圖像光譜中的微透鏡特征，他們已經(jīng)能夠相對于銀河暈限制這些行星質(zhì)量物體的比例。

該小組推測這些未受約束的物體是自由漂浮的行星還是原始的黑洞。自由漂浮的行星在恒星/行星形成過程中被彈出或散射。由于量子漲落，原始的黑洞在宇宙的早期形成。這些結(jié)果證實(shí)了行星質(zhì)量物體確實(shí)在銀河系中普遍存在，因此具有重要意義。此外，這里介紹了有史以來首次在銀河系團(tuán)簇內(nèi)區(qū)域內(nèi)的行星質(zhì)量范圍內(nèi)的約束。

在行星質(zhì)量范圍內(nèi)，對原始質(zhì)量黑洞的約束比以前的限制低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

Bhatiani說：“我們對兩個(gè)新聞系統(tǒng)中的檢測感到非常興奮。”“我們可以始終如一地從遙遠(yuǎn)星系中的行星質(zhì)量物體中提取信號(hào)。這為天體物理學(xué)打開了一個(gè)新窗口。”

用于這項(xiàng)工作的觀測數(shù)據(jù)來自美國宇航局錢德拉X射線天文臺(tái)進(jìn)行的長達(dá)十年的觀測。這些行星質(zhì)量天體的觀測證據(jù)來自微透鏡信號(hào)，該信號(hào)在類星體的X射線發(fā)射線中出現(xiàn)偏移。這些觀測測量值與在OU超級(jí)計(jì)算機(jī)教育和研究中心計(jì)算的微透鏡模擬相匹配。

將研究小組的模型與觀察到的微透鏡率進(jìn)行比較，可以使他們將兩個(gè)行星外系統(tǒng)中這些行星質(zhì)量物體的比例約束在總質(zhì)量的0.01%左右。這項(xiàng)工作是Dai和Guerras先前研究工作的后續(xù)工作，這些研究為銀河系外自由漂浮行星的存在提供了第一個(gè)間接證據(jù)。

這兩個(gè)系統(tǒng)是Q J0158-4325和SDSS J1004 + 4112。當(dāng)宇宙只有其當(dāng)前年齡的一半時(shí)，能夠確認(rèn)星系團(tuán)中是否存在行星質(zhì)量物體是非常不尋常的。該小組的分析證實(shí)了在銀河外距離存在從木星到月球質(zhì)量范圍的這些行星尺度天體，并在此質(zhì)量范圍內(nèi)提供了最嚴(yán)格的約束。這些結(jié)果與銀河系中未綁定的行星質(zhì)量物體的當(dāng)前約束條件一致。研究結(jié)果發(fā)表在2019年11月的《天體物理學(xué)雜志》上。