Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Oklahoma descobriu "corpos de massa planetária" fora da Via Láctea. Eles foram descobertos em uma galáxia com lente gravitacional e em um aglomerado de galáxias com lente gravitacional usando uma técnica chamada micro-lente quasar. Segundo os pesquisadores, os objetos de massa planetária são planetas ou buracos negros primordiais.
Essas detecções são o segundo e o terceiro deste tipo. O primeiro ocorreu em 2018, envolvendo alguns dos mesmos pesquisadores. Atualmente, não há como detectar diretamente objetos como esses, nem como diferenciar planetas de pequenos buracos negros.
"A detecção de objetos de massa planetária, planetas flutuantes ou buracos negros primordiais, é extremamente valiosa para modelar a formação de estrelas / planetas ou o universo primitivo", disse o principal autor Dai em um comunicado à imprensa. "Mesmo sem decompor as duas populações, nosso limite na população primordial de buracos negros já está algumas ordens de magnitude abaixo dos limites anteriores nessa faixa de massa".
O novo artigo que descreve essas descobertas é intitulado "Confirmação de objetos de massa planetária em sistemas extragalácticos". Os autores são Saloni Bhatiani, Xinyu Dai e Eduardo Guerras. O artigo foi publicado no The Astrophysical Journal.
Aprendemos muito sobre a variedade e abundância relativa de planetas em nossa própria galáxia Via Láctea nos últimos anos. Mas e as outras galáxias? Eles são difíceis de investigar nesse nível de detalhe, o que significa que temos muito poucas evidências sobre planetas extra-galácticos, apenas suposições. Mas uma nova técnica baseada na micro-lente quasar está nos dando mais evidências.
A técnica baseia-se na luz de núcleos galácticos ativos distantes e brilhantes (AGN) ou quasares. Usando essa luz, os pesquisadores puderam estudar o espectro nas assinaturas de luz dos corpos planetários. Isso lhes permitiu "restringir a fração desses objetos de massa planetária em relação ao halo galáctico". Os objetos representam cerca de 0,01% da massa total de suas galáxias hospedeiras. Suas massas variam de Júpiter à massa lunar e fornecem as restrições mais rigorosas nessa faixa de massa.
Os dois sistemas são Q J0158-4325 e SDSS J1004 + 4112.
Esses objetos não têm gravidade gravitacional e, de acordo com os pesquisadores, são uma das duas coisas: planetas flutuantes não autorizados que foram ejetados ou espalhados durante a formação de estrelas e planetas; ou buracos negros primordiais. Como os pesquisadores dizem em seu artigo, "nossa análise sugere que objetos de massa planetária não acoplados são universais em galáxias, e supomos que os objetos sejam planetas flutuantes ou buracos negros primordiais".
“Podemos extrair consistentemente sinais de objetos de massa do planeta em galáxias distantes. Isso abre uma nova janela na astrofísica. ”
Saloni Bhatiani, Co-Pesquisador e Ph.D. aluno da OU.
Este estudo mostra que objetos de massa planetária são provavelmente universais em galáxias. Ele também fornece as primeiras restrições de massa à região intracluster de um aglomerado de galáxias. Para buracos negros primordiais, esses limites são várias ordens de magnitude abaixo dos limites anteriores. Como se costuma dizer no artigo: "O planeta, em escala estelar, é uma matéria escura astronômica também conhecida como objetos maciços compactos de halo (MACHOs). Antes, ela era restrita a ser menos de 10% da massa total da Via Láctea". Mas este trabalho reduz esse valor para cerca de 0,01% da massa total de suas galáxias hospedeiras.
"Estamos muito animados com as detecções em dois novos sistemas", afirmou Ph.D. estudante Saloni Bhatiani, que foi um dos pesquisadores. “Podemos extrair consistentemente sinais de objetos de massa do planeta em galáxias distantes. Isso abre uma nova janela na astrofísica. ”
Como o artigo diz: “A densidade numérica dos FFPs (planetas flutuantes) não depende apenas dos processos detalhados de ejeção, mas também dos modelos de formação do planeta. Pensa-se que os buracos negros primordiais sejam formados durante a época da inflação a partir de flutuações quânticas. Portanto, esses objetos de massa planetária podem servir como uma sonda do processo de formação e dispersão de estrelas / planetas ou da física fundamental no universo muito inicial da era da inflação. ”
Portanto, este trabalho é impressionante, porque confirma a existência de objetos de massa planetária quando o Universo tinha metade da idade que tem agora.
Os dados que apóiam esse trabalho vieram do Observatório de raios-X Chandra da NASA. A evidência observacional para esses objetos de massa planetária foi derivada dos sinais de microlentes que aparecem como mudanças na linha de emissão de raios-X do quasar. Essas medidas observacionais foram comparadas com simulações de microlentes que foram computadas no Centro de Supercomputação da UO para Educação e Pesquisa.
Buracos negros primordiais formados no universo primitivo. Eles são amplamente hipotéticos e, se existem, formaram-se no primeiro segundo após o Big Bang. Naquela época, o universo era irregular e não homogêneo, e os astrônomos pensam que algumas regiões quentes e densas poderiam ter desmoronado em buracos negros.
Por algum tempo, cientistas, incluindo o falecido Stephen Hawking, pensaram que a matéria escura poderia ser um buraco negro primordial. Mas essa teoria parece ter sido colocada em um artigo de 2019.
Mais:
- Press Release: Grupo de Pesquisa da OU confirma objetos de massa planetária em sistemas extragalácticos
- Artigo: Confirmação de objetos de massa planetária em sistemas extragalácticos
- Revista Space: Agora sabemos que a matéria escura não é um buraco negro primordial
