Un equipo de investigadores de la Universidad de Oklahoma descubrió "cuerpos de masa planetaria" fuera de la Vía Láctea. Fueron descubiertos en una galaxia con lentes gravitacionales, y en un cúmulo de galaxias con lentes gravitacionales utilizando una técnica llamada micro lente de cuasar. Según los investigadores, los objetos de masa planetaria son planetas o agujeros negros primordiales.
Estas detecciones son el segundo y el tercero de este tipo. El primero ocurrió en 2018 con la participación de algunos de los mismos investigadores. Actualmente no hay forma de detectar directamente objetos como estos, y no hay manera de diferenciar entre planetas y pequeños agujeros negros.
"La detección de objetos de masa planetaria, ya sea planetas flotantes o agujeros negros primordiales, son extremadamente valiosos para modelar la formación de estrellas / planetas o el universo temprano", dijo el autor principal Dai en un comunicado de prensa. "Incluso sin descomponer las dos poblaciones, nuestro límite en la población del agujero negro primordial ya está unos pocos órdenes de magnitud por debajo de los límites anteriores en este rango de masa".
El nuevo documento que describe estos hallazgos se titula "Confirmación de objetos de masa planetaria en sistemas extragalácticos". Los autores son Saloni Bhatiani, Xinyu Dai y Eduardo Guerras. El artículo se publica en The Astrophysical Journal.
Hemos aprendido mucho sobre la variedad y abundancia relativa de planetas en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, en los últimos años. ¿Pero qué hay de otras galaxias? Son difíciles de investigar con ese nivel de detalle, lo que significa que hemos tenido muy poca evidencia sobre planetas extragalácticos, solo suposiciones. Pero una nueva técnica basada en micro lentes de quasar nos está dando más evidencia.
La técnica se basa en la luz de los brillantes y distantes núcleos galácticos activos (AGN) o quásares. Usando esa luz, los investigadores pudieron estudiar el espectro en las firmas de luz de los cuerpos planetarios. Esto les permitió "restringir la fracción de estos objetos de masa planetaria con respecto al halo galáctico". Los objetos son aproximadamente el 0.01% de la masa total de sus galaxias anfitrionas. Sus masas van desde Júpiter a la masa de la Luna y proporcionan las restricciones más estrictas en este rango de masa.
Los dos sistemas son Q J0158-4325 y SDSS J1004 + 4112.
Estos objetos están desatados gravitacionalmente y, según los investigadores, son una de dos cosas: planetas libres flotantes que fueron expulsados o dispersados durante la formación de estrellas y planetas; o agujeros negros primordiales. Como dicen los investigadores en su artículo, "Nuestro análisis sugiere que los objetos de masa planetaria no unidos son universales en las galaxias, y suponemos que los objetos son planetas flotantes o agujeros negros primordiales".
“Podemos extraer constantemente señales de objetos masivos del planeta en galaxias distantes. Esto abre una nueva ventana en astrofísica ".
Saloni Bhatiani, Co-Investigador y Ph.D. estudiante en OU.
Este estudio muestra que los objetos de masa planetaria son probablemente universales en las galaxias. También proporciona las primeras restricciones de masa para la región intracluster de un cúmulo de galaxias. Para los agujeros negros primordiales, estos límites son varios órdenes de magnitud por debajo de los límites anteriores. Como dicen en su artículo, "El planeta a escala estelar de la materia oscura astronómica también se conoce como objetos de halo compactos masivos (MACHO). Anteriormente estaba limitado a menos del 10% de la masa total de la Vía Láctea". Pero este trabajo lo reduce a aproximadamente el 0.01% de la masa total de sus galaxias anfitrionas.
"Estamos muy entusiasmados con las detecciones en dos nuevos sistemas", dijo Ph.D. estudiante Saloni Bhatiani, quien fue uno de los investigadores. “Podemos extraer constantemente señales de objetos masivos del planeta en galaxias distantes. Esto abre una nueva ventana en astrofísica ".
Como dice el documento, “la densidad numérica de los FFP (planetas de flotación libre) no solo depende de los procesos detallados de expulsión, sino también de los modelos de formación de planetas. Se cree que los agujeros negros primordiales se forman durante la época de inflación a partir de las fluctuaciones cuánticas. Por lo tanto, estos objetos de masa planetaria pueden servir como una sonda de formación de estrellas / planetas y procesos de dispersión, o de física fundamental en el universo muy temprano en la era de la inflación ".
Entonces, este trabajo es sorprendente porque confirma la existencia de objetos de masa planetaria cuando el Universo tenía la mitad de edad que ahora.
Los datos que respaldan este trabajo provienen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. La evidencia observacional de estos objetos de masa planetaria se derivó de las señales de microlente que aparecen como cambios en la línea de emisión de rayos X del quásar. Estas mediciones de observación se compararon con simulaciones de microlente que se calcularon en el Centro de Supercomputación de OU para Educación e Investigación.
Los agujeros negros primordiales se formaron en el universo primitivo. Son en gran medida hipotéticos, y si existen, se formaron en el primer segundo después del Big Bang. En ese momento, el universo era irregular y no homogéneo, y los astrónomos piensan que algunas regiones densas y calientes podrían colapsar en agujeros negros.
Durante algún tiempo, los científicos, incluido el fallecido Stephen Hawking, pensaron que la materia oscura podría ser agujeros negros primordiales. Pero esa teoría parece haberse acostado en un artículo de 2019.
Más:
- Comunicado de prensa: OU Research Group confirma objetos de masa planetaria en sistemas extragalácticos
- Documento de investigación: Confirmación de objetos de masa planetaria en sistemas extragalácticos
- Revista espacial: ahora sabemos que la materia oscura no son agujeros negros primordiales
