?

簡(jiǎn)介： 科學(xué)家在引力透鏡星系及星系團(tuán)中通過類星體微透鏡發(fā)現(xiàn)一個(gè)系外行星質(zhì)量體，或是行星，或是黑洞。行星質(zhì)量體可能普遍存在。該技術(shù)依賴AGN或類星體的光分析行星體的光譜特征。這成為主張暗物質(zhì)可能是原始黑洞的反駁證據(jù)。

?

? ? ? ?

? ? ?

?

?

?

發(fā)現(xiàn)來自其他系外的行星質(zhì)量體

俄克拉荷馬大學(xué)的研究員通過類星體微透鏡技術(shù)發(fā)現(xiàn)了來自銀河系外的“行星質(zhì)量體”。這些藏身于引力透鏡星系及引力透鏡星系團(tuán)的行星質(zhì)量體既非行星也非原始黑洞。

這樣類似的發(fā)現(xiàn)有三次，第一次是在2018年，其中有幾位研究人員也參與了這兩次的探測(cè)工作。就目前來看，研究人員還無法直觀的探測(cè)這樣的天體，也無法辨別它們是行星還是黑洞。

? ? ? ?

? ? ?

在發(fā)布的新聞稿中，首席作者Dai講到：“探測(cè)到的行星質(zhì)量體，既不是不受約束的行星也不是原始黑洞，但對(duì)建立恒星或行星組成或早期宇宙模型有極其重要的意義。在研究這一質(zhì)量范圍的天體過程中，即使我們還無法對(duì)兩大天體的群落分開了解，但已經(jīng)突破了先前研究原始黑洞的限制，相較以前，在這個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)的限制低了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。”

? ? ? ?

? ? ?

這一發(fā)現(xiàn)的相關(guān)論文發(fā)表在天文物理學(xué)期刊（Astrophysical Journal）,論文的作者有Saloni Bhatiani ,XinYu Dai 和Eduardi Guerras，標(biāo)題為“證實(shí)銀河系外體系存在行星質(zhì)量體”（Confirmation of Planet-mass Objects on Extragalactic System）。

在這幾年間。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)銀河系內(nèi)大量不同種類的行星，那么其他星系又是怎樣的呢？我們很難去證實(shí)具體的情況，這也意味著幾乎沒有證據(jù)去證明銀河系外行星的存在，只是停留在假設(shè)的層面。但是通過類星體微透鏡技術(shù)會(huì)給我們提供更多的蛛絲馬跡。

? ? ? ?

? ? ?

上圖為類星體微透鏡示意圖。前景星系中微透鏡化天體可能是一顆恒星（如上圖所示），一個(gè)原始黑洞或是任何其他高密度天體。[圖片來自：NASA/Jason Cowan(Astronomy Technology Center)]

這項(xiàng)技術(shù)依賴于遙遠(yuǎn)的活動(dòng)星系核（AGN）或類星體所發(fā)出的光，研究員通過這些光可以分析這些行星體的光譜特征，這也使得他們能夠“限制行星體占星系暈的比例。通過計(jì)算得出這些物質(zhì)的質(zhì)量總和站住星系質(zhì)量的0.01%。行星體的質(zhì)量范圍在月球質(zhì)量到木星質(zhì)量之間，在這一質(zhì)量范圍內(nèi)恰好是最嚴(yán)格的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

? ? ? ?

? ? ?

這兩個(gè)星系系統(tǒng)分別為QJ0158-4325和SDSSJ1004+4112

? ? ? ?

? ? ?

?

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到編號(hào)為SDSSJ1004+4112星系團(tuán)透鏡化的類星體，這顆類星體距離地球約70億光年，是斯隆數(shù)字巡天發(fā)現(xiàn)（SDSS）的一部分。[圖片來自：ESA,NASA,Keron Sharon(特拉維夫大學(xué))，以及Eran Ofek(加州理工學(xué)院)]

?

這些天體不受引力束縛，研究人員表示他們一是恒星或行星形成時(shí)被噴射或是驅(qū)逐的自由行星且不受萬有引力作用，二是原始黑洞。他們?cè)诎l(fā)表的論文中寫道：“我們通過分析認(rèn)為這些不受束縛的行星質(zhì)量體在星系中是普遍存在的，我們推測(cè)這些天體要么是自由漂浮的行星，要么是原始黑洞?！?/span>

? ? ? ?

? ? ?

“我們始終能夠獲取來自遙遠(yuǎn)星系行星質(zhì)量體的信號(hào)，這一切打開了天體物理學(xué)新世界的大門?！?/span>

Saloni Bhatani,共同研究者以及俄克拉荷馬大學(xué)在校博士生。

? ? ? ?

? ? ?

這項(xiàng)研究表明在星系中，行星質(zhì)量體很可能普遍存在，同時(shí)也提供了第一個(gè)星系團(tuán)胞內(nèi)部區(qū)質(zhì)量約束范圍。對(duì)于原始黑洞，這些極限相較之前低了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。正如論文中所提到的“從行星到恒星的天文規(guī)模上的暗物質(zhì)也被稱為大質(zhì)量致密暈星（MACHOs）。之前它的質(zhì)量被限制在銀河系總質(zhì)量的10%。”但是這項(xiàng)研究將其占主星系總質(zhì)量的百分比降低到約0.01%

這項(xiàng)研究的參與者，博士生Saloni Bhatiani說到：“我們無比激動(dòng)能夠發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)新的星系系統(tǒng)，我們始終能夠獲得來自遙遠(yuǎn)星系行星質(zhì)量體的信號(hào)，這一切打開了天體物理學(xué)新世界的大門。

論文中提到，自由漂浮行星的數(shù)量密度不僅取決于復(fù)雜的噴射過程，還取決于行星形成的模型。研究人員認(rèn)為，原始黑洞是在膨脹期由量子波動(dòng)形成的，因此，這些行星質(zhì)量體既可以作為探索恒星及行星形成的探測(cè)器，也可以作為研究暴脹期早期宇宙基礎(chǔ)物理學(xué)的工具。

所以這項(xiàng)研究尤為驚人，它證實(shí)了70億年前行星質(zhì)量體就已經(jīng)存在了。

? ? ? ?

? ? ?

NASA錢德拉X射線天文臺(tái)通過引力透鏡拍攝到SDSS J1004+4112的X射線圖片。中心擴(kuò)散的紅色物質(zhì)是來自星系團(tuán)前端透鏡的高溫氣體，4處藍(lán)色光源通過類星體背景透鏡化產(chǎn)生的。圖片來自：俄克拉荷馬大學(xué)

數(shù)據(jù)支持來自NASA錢德拉X射線天文臺(tái)，證明行星質(zhì)量體的觀測(cè)證據(jù)來自微透鏡信號(hào)，這些信號(hào)在類星體X射線放射線中閃現(xiàn)移動(dòng)。所有觀測(cè)結(jié)果與俄克拉荷馬大學(xué)超級(jí)計(jì)算教育與研究中心進(jìn)行的微透鏡模擬相匹配。

? ? ? ?

? ? ?

原始黑洞形成于早期宇宙，這是在高度假設(shè)下成立的，如果真的存在，這些原始黑洞就會(huì)在大爆炸后第一秒鐘形成，宇宙將會(huì)呈塊狀而不是均勻分布，天文學(xué)家認(rèn)為部分高密度高溫的區(qū)域可能已經(jīng)坍縮成黑洞。

一段時(shí)期以來，不少科學(xué)家包括已逝去的斯蒂芬·霍金認(rèn)為暗物質(zhì)或許就是原始黑洞。雖尚未證實(shí)，不過這一理論在2019年的一篇論文被采納。

?

?

?

?

作者: Evan Gough

FY: 夏月星夕

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處