天文學(xué)家新發(fā)表的研究表明，在2018年首次探測(cè)到銀河系以外的第二個(gè)和第三個(gè)系外行星后，在銀河系之外的第二個(gè)和第三個(gè)系外行星中檢測(cè)到了銀河系外行星質(zhì)量的天體。

利用現(xiàn)有的觀測(cè)資源，不可能直接探測(cè)到銀河系以外的行星質(zhì)量天體，也不可能測(cè)量其流浪行星的數(shù)量。該小組成員包括俄亥俄州立大學(xué)文理學(xué)院荷馬·L·道奇物理與天文學(xué)系副教授戴新宇，以及博士生Saloni Bhatiani和前博士后研究員Eduardo Guerras。

探測(cè)行星質(zhì)量的天體，無(wú)論是自由漂浮的行星還是原始黑洞，對(duì)于恒星/行星形成或早期宇宙的建模都是極其有價(jià)值。即使不分解這兩個(gè)種群，我們對(duì)原始黑洞種群的限制，已經(jīng)比這個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)以前的限制低了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。研究小組已經(jīng)確定了一種新的技術(shù)，它使用類星體微透鏡來(lái)探測(cè)遙遠(yuǎn)河外系統(tǒng)中的行星數(shù)量，而且已經(jīng)能夠通過(guò)研究它們?cè)谶h(yuǎn)方明亮活動(dòng)星系核透鏡圖像光譜中的微透鏡特征，來(lái)限制這些行星質(zhì)量天體相對(duì)于銀暈的比例。期研究結(jié)果發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。

研究小組推測(cè)，這些“未綁定”的天體要么是自由漂浮的行星，要么是原始黑洞。在恒星/行星形成過(guò)程中，自由漂浮的行星被拋出或分散。原始黑洞是由于量子漲落而在宇宙早期形成，這些結(jié)果具有重要意義，因?yàn)樗鼈冏C實(shí)了行星質(zhì)量的天體，在星系中確實(shí)是普遍存在的。此外，在星系團(tuán)內(nèi)區(qū)域內(nèi)的行星質(zhì)量范圍內(nèi)首次提出了限制條件。在行星質(zhì)量范圍內(nèi)，對(duì)原始質(zhì)量黑洞的限制，比之前的限制低幾個(gè)數(shù)量，研究人員對(duì)兩個(gè)新系統(tǒng)中的檢測(cè)結(jié)果感到非常興奮。

天文學(xué)家可以持續(xù)地從遙遠(yuǎn)星系中的行星質(zhì)量物體中提取信號(hào)，這為天體物理學(xué)打開(kāi)了一扇新的窗口。這項(xiàng)研究工作使用的觀測(cè)數(shù)據(jù)，是來(lái)自美國(guó)宇航局錢德拉X射線天文臺(tái)長(zhǎng)達(dá)十年的觀測(cè)。這些行星質(zhì)量天體的觀測(cè)證據(jù)來(lái)自于微透鏡信號(hào)，這些信號(hào)表現(xiàn)為類星體X射線發(fā)射線的偏移。這些觀測(cè)測(cè)量與OU教育和研究超級(jí)計(jì)算中心計(jì)算的微透鏡模擬相匹配。通過(guò)將研究小組的模型與觀測(cè)到的微透鏡速率進(jìn)行比較，可以將兩個(gè)河外系統(tǒng)中這些行星質(zhì)量天體的比例，限制在總質(zhì)量的0.01%左右。

這項(xiàng)研究是Dai和Guerras之前研究工作的后續(xù)，他們提供了銀河系外存在自由漂浮行星的第一個(gè)間接證據(jù)。這兩個(gè)系統(tǒng)是Q J0158-4325和SDSS J1004+4112，當(dāng)宇宙只有現(xiàn)在年齡的一半時(shí)，能夠確認(rèn)星系團(tuán)中行星質(zhì)量天體的存在是相當(dāng)不尋常的。該小組分析證實(shí)了這些行星級(jí)天體的存在，范圍從木星到銀河系外的行星衛(wèi)星質(zhì)量，并在這個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)提供了最嚴(yán)格的限制。這些結(jié)果與目前銀河系內(nèi)非束縛行星質(zhì)量天體的限制一致。

博科園｜研究/來(lái)自：俄克拉荷馬大學(xué)

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab46ac

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普