Une équipe de chercheurs de l'Université d'Oklahoma a découvert des «corps de masse planétaires» à l'extérieur de la Voie lactée. Ils ont été découverts dans une galaxie à lentilles gravitationnelles et dans un amas de galaxies à lentilles gravitationnelles en utilisant une technique appelée micro-lentille quasar. Selon les chercheurs, les objets de la masse planétaire sont soit des planètes, soit des trous noirs primordiaux.
Ces détections sont les deuxième et troisième de ce type. Le premier s'est produit en 2018 impliquant certains des mêmes chercheurs. Il n'y a actuellement aucun moyen de détecter directement des objets comme ceux-ci, et aucun moyen de différencier les planètes et les petits trous noirs.
«La détection d'objets de masse planétaire, soit des planètes flottantes ou des trous noirs primordiaux, est extrêmement précieuse pour la modélisation de la formation d'étoiles / planètes ou du premier univers», a déclaré l'auteur principal Dai dans un communiqué de presse. "Même sans décomposer les deux populations, notre limite sur la population primordiale du trou noir est déjà de quelques ordres de grandeur inférieure aux limites précédentes dans cette gamme de masse."
Le nouveau document décrivant ces résultats est intitulé «Confirmation des objets de masse planétaire dans les systèmes extragalactiques». Les auteurs sont Saloni Bhatiani, Xinyu Dai et Eduardo Guerras. L'article est publié dans The Astrophysical Journal.
Nous avons beaucoup appris sur la variété et l'abondance relative des planètes dans notre propre galaxie de la Voie lactée au cours des dernières années. Mais qu'en est-il des autres galaxies? Ils sont difficiles à sonder à ce niveau de détail, ce qui signifie que nous avons très peu de preuves sur les planètes extra-galactiques, seulement des hypothèses. Mais une nouvelle technique basée sur la micro-lentille quasar nous donne plus de preuves.
La technique repose sur la lumière de lointains noyaux actifs galactiques (AGN) ou de quasars. En utilisant cette lumière, les chercheurs ont pu étudier le spectre dans les signatures lumineuses des corps planétaires. Cela leur a permis de "contraindre la fraction de ces objets de la planète-masse par rapport au halo galactique." Les objets représentent environ 0,01% de la masse totale de leurs galaxies hôtes. Leurs masses vont de Jupiter à la masse lunaire et fournissent les contraintes les plus strictes à cette gamme de masse.
Les deux systèmes sont Q J0158-4325 et SDSS J1004 + 4112.
Ces objets ne sont pas liés par gravité, et selon les chercheurs, ils sont l'une des deux choses: les planètes flottantes voyous qui ont été éjectées ou dispersées pendant la formation des étoiles et des planètes; ou trous noirs primordiaux. Comme le disent les chercheurs dans leur article, "Notre analyse suggère que les objets de masse planétaire non liés sont universels dans les galaxies, et nous supposons que les objets sont soit des planètes flottantes ou des trous noirs primordiaux."
«Nous pouvons constamment extraire des signaux d'objets de masse de planète dans des galaxies éloignées. Cela ouvre une nouvelle fenêtre en astrophysique. »
Saloni Bhatiani, co-chercheur et Ph.D. étudiant à OU.
Cette étude montre que les objets de masse planétaire sont probablement universels dans les galaxies. Il fournit également les toutes premières contraintes de masse pour la région intracluster d'un amas de galaxies. Pour les trous noirs primordiaux, ces limites sont de plusieurs ordres de grandeur inférieures aux limites précédentes. Comme ils le disent dans leur article, "La planète à l'échelle stellaire de la matière noire astronomique est également connue sous le nom d'objets halo compacts massifs (MACHO). Elle était auparavant contrainte à moins de 10% de la masse totale de la Voie lactée." Mais ce travail ramène cela à environ 0,01% de la masse totale de leurs galaxies hôtes.
"Nous sommes très enthousiasmés par les détections dans deux nouveaux systèmes", a déclaré Ph.D. étudiant Saloni Bhatiani, qui était l'un des chercheurs. «Nous pouvons constamment extraire des signaux d'objets de masse de planète dans des galaxies éloignées. Cela ouvre une nouvelle fenêtre en astrophysique. »
Comme le dit l'article, «La densité numérique des FFP (planètes flottantes) dépend non seulement des processus d'éjection détaillés, mais aussi des modèles de formation des planètes. On pense que des trous noirs primordiaux se sont formés à l'époque de l'inflation par les fluctuations quantiques. Par conséquent, ces objets planète-masse peuvent servir soit de sonde de formation d'étoiles / planète et de processus de diffusion, soit de physique fondamentale dans l'univers très précoce de l'ère de l'inflation.
Ce travail est donc frappant car il confirme l'existence d'objets de masse planétaire lorsque l'Univers avait la moitié de son âge actuel.
Les données qui soutiennent ce travail proviennent de l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA. La preuve observationnelle de ces objets de la masse de la planète a été dérivée des signaux de microlentille qui apparaissent comme des changements dans la ligne d'émission de rayons X du quasar. Ces mesures d'observation ont été comparées à des simulations de microlentille qui ont été calculées au OU Supercomputing Center for Education and Research.
Des trous noirs primordiaux se sont formés dans le premier univers. Ils sont en grande partie hypothétiques et s’ils existent, ils se sont formés dans la première seconde après le Big Bang. À cette époque, l'univers était bosselé plutôt qu'homogène, et les astronomes pensent que certaines régions denses et chaudes auraient pu s'effondrer en trous noirs.
Pendant un certain temps, les scientifiques, dont le regretté Stephen Hawking, ont pensé que la matière noire pouvait être des trous noirs primordiaux. Mais cette théorie semble avoir été mise au lit dans un article de 2019.
Plus:
- Communiqué de presse: OU Research Group confirme les objets de masse planétaire dans les systèmes extragalactiques
- Document de recherche: confirmation des objets de la planète-masse dans les systèmes extragalactiques
- Space Magazine: Nous savons maintenant que la matière noire n'est pas des trous noirs primordiaux
