En forskargrupp vid University of Oklahoma rapporterar upptäckten av extragalaktiska planetmassaobjekt i en andra och tredje galax bortom Vintergatan efter den första upptäckten 2018. Med de befintliga observationsresurserna, det är omöjligt att direkt upptäcka planetmassaobjekt bortom Vintergatan och att mäta dess oseriösa planetariska befolkning.

Medlemmar i gruppen inkluderar Xinyu Dai, docent vid Homer L. Dodge Institutionen för fysik och astronomi, OU College of Arts and Sciences, med Ph.D. student Saloni Bhatiani och tidigare postdoktorn Eduardo Guerras.

"Detekteringen av planetmassaobjekt, antingen fritt flytande planeter eller ursprungliga svarta hål, är extremt värdefulla för modellering av stjärn-/planetbildning eller tidigt universum, " sade Dai. "Även utan att sönderdela de två populationerna, vår gräns för den ursprungliga svarta hålspopulationen ligger redan några storleksordningar under tidigare gränser i detta massintervall."

Forskargruppen har identifierat en ny teknik som använder kvasarmikrolinsning för att undersöka planetens befolkning i avlägsna extragalaktiska system. De har kunnat begränsa andelen av dessa planetmassaobjekt i förhållande till den galaktiska halo genom att studera deras mikrolinssignaturer i spektrumet av linsbilder av avlägsna ljusa aktiva galaktiska kärnor.

Gruppen förmodade att dessa obundna objekt var antingen frisvävande planeter eller ursprungliga svarta hål. Friflytande planeter kastades ut eller spreds under stjärn-/planetbildning. Ursprungliga svarta hål bildas i universums tidiga fas på grund av kvantfluktuationer. Resultaten är av betydelse eftersom de bekräftar att planetmassaobjekt verkligen är universella i galaxer. Dessutom, de första begränsningarna någonsin vid planetmassans intervall inom intraklusterområdet i en galaxhop presenteras här.

Begränsningarna för de svarta hålen i urmassan i planetmassområdet är några storleksordningar under tidigare gränser.

"Vi är mycket glada över upptäckterna i två nyhetssystem, ", sa Bhatiani. "Vi kan konsekvent extrahera signaler från planetmassobjekt i avlägsna galaxer. Detta öppnar ett nytt fönster i astrofysik."

Observationsdata som används för detta arbete kommer från decennielånga observationer utförda av NASA:s Chandra röntgenobservatorium. Observationsbevisen för dessa planetmassaobjekt härleddes från mikrolinssignalerna som uppträder som förskjutningar i kvasarens röntgenstrålningslinje. Dessa observationsmätningar matchades mot mikrolinssimuleringar som beräknades vid OU Supercomputing Center for Education and Research.

Jämförelse av forskargruppens modeller med de observerade mikrolinsningshastigheterna tillät dem att begränsa andelen av dessa planetmassaobjekt i de två extragalaktiska systemen med cirka 0,01 % av den totala massan. Detta arbete är en uppföljning av det tidigare forskningsarbetet gjort av Dai och Guerras som gav de första indirekta bevisen för existensen av fritt flytande planeter utanför Vintergatan.

De två systemen är Q J0158-4325 och SDSS J1004+4112. Att kunna bekräfta existensen av planetmassaobjekt i en galaxhop när universum var hälften av sin nuvarande ålder är ganska extraordinärt. Gruppens analys bekräftar förekomsten av dessa objekt i planetskala som sträcker sig från Jupiter till månmassa på extragalaktiska avstånd och ger de strängaste begränsningarna vid detta massintervall. Dessa resultat överensstämmer med de nuvarande begränsningarna för de obundna planetmassaobjekten i Vintergatans galax. Resultaten publiceras i november 2019 nummer av Astrofysisk tidskrift .