Un groupe de recherche de l'Université de l'Oklahoma rapporte la détection d'objets extragalactiques de masse planétaire dans une deuxième et une troisième galaxie au-delà de la Voie lactée après la première détection en 2018. Avec les ressources d'observation existantes, il est impossible de détecter directement des objets de masse planétaire au-delà de la Voie lactée et de mesurer sa population planétaire voyous.

Les membres du groupe comprennent Xinyu Dai, professeur agrégé au département de physique et d'astronomie Homer L. Dodge, OU Collège des Arts et des Sciences, avec doctorat l'étudiant Saloni Bhatiani et l'ancien chercheur postdoctoral Eduardo Guerras.

"La détection d'objets de masse planétaire, soit des planètes flottantes soit des trous noirs primordiaux, sont extrêmement précieux pour la modélisation de la formation des étoiles/planètes ou de l'univers primitif, " dit Dai. " Même sans décomposer les deux populations, notre limite sur la population primordiale de trous noirs est déjà de quelques ordres de grandeur en dessous des limites précédentes dans cette gamme de masse."

Le groupe de recherche a identifié une nouvelle technique qui utilise la microlentille quasar pour sonder la population de la planète au sein de systèmes extragalactiques distants. Ils ont été capables de contraindre la fraction de ces objets de masse planétaire par rapport au halo galactique en étudiant leurs signatures de microlentilles dans le spectre des images lentilles des noyaux galactiques actifs lumineux distants.

Le groupe a supposé que ces objets non liés étaient soit des planètes flottantes, soit des trous noirs primordiaux. Des planètes flottantes ont été éjectées ou dispersées lors de la formation stellaire/planétaire. Les trous noirs primordiaux se forment dans la première phase de l'univers en raison de la fluctuation quantique. Les résultats sont significatifs car ils confirment que les objets de masse planétaire sont bien universels dans les galaxies. De plus, les toutes premières contraintes à l'échelle de la masse planétaire dans la région intraamas d'un amas de galaxies sont présentées ici.

Les contraintes sur les trous noirs de masse primordiale dans la gamme de masse planétaire sont de quelques ordres de grandeur en dessous des limites précédentes.

« Nous sommes très enthousiasmés par les détections dans deux systèmes de nouvelles, " a déclaré Bhatiani. "Nous pouvons systématiquement extraire des signaux d'objets de masse planétaire dans des galaxies lointaines. Cela ouvre une nouvelle fenêtre en astrophysique."

Les données d'observation utilisées pour ce travail proviennent d'observations d'une décennie menées par l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Les preuves d'observation de ces objets de masse planétaire ont été dérivées des signaux de microlentille qui apparaissent comme des décalages dans la ligne d'émission de rayons X du quasar. Ces mesures d'observation ont été comparées à des simulations de microlentilles qui ont été calculées au OU Supercomputing Center for Education and Research.

La comparaison des modèles du groupe de recherche avec les taux de microlentilles observés leur a permis de contraindre la fraction de ces objets de masse planétaire dans les deux systèmes extragalactiques à environ 0,01 % de la masse totale. Ce travail fait suite aux travaux de recherche antérieurs effectués par Dai et Guerras qui ont fourni la première preuve indirecte de l'existence de planètes flottantes en dehors de la Voie lactée.

Les deux systèmes sont Q J0158-4325 et SDSS J1004+4112. Pouvoir confirmer l'existence d'objets de masse planétaire dans un amas de galaxies lorsque l'univers avait la moitié de son âge actuel est assez extraordinaire. L'analyse du groupe confirme l'existence de ces objets à l'échelle planétaire allant de la masse de Jupiter à la Lune à des distances extragalactiques et fournit les contraintes les plus strictes à cette plage de masse. Ces résultats sont en accord avec les contraintes actuelles pour les objets de masse planétaire non liés au sein de la Voie lactée. Les résultats sont publiés dans le numéro de novembre 2019 du Journal d'astrophysique .