简介： 科学家在引力透镜星系及星系团中通过类星体微透镜发现一个系外行星质量体 ， 或是行星 ， 或是黑洞 。 行星质量体可能普遍存在 。 该技术依赖AGN或类星体的光分析行星体的光谱特征 。 这成为主张暗物质可能是原始黑洞的反驳证据 。
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发现来自其他系外的行星质量体
俄克拉荷马大学的研究员通过类星体微透镜技术发现了来自银河系外的“行星质量体” 。 这些藏身于引力透镜星系及引力透镜星系团的行星质量体既非行星也非原始黑洞 。
这样类似的发现有三次 ， 第一次是在2018年 ， 其中有几位研究人员也参与了这两次的探测工作 。 就目前来看 ， 研究人员还无法直观的探测这样的天体 ， 也无法辨别它们是行星还是黑洞 。
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在发布的新闻稿中 ， 首席作者Dai讲到：“探测到的行星质量体 ， 既不是不受约束的行星也不是原始黑洞 ， 但对建立恒星或行星组成或早期宇宙模型有极其重要的意义 。 在研究这一质量范围的天体过程中 ， 即使我们还无法对两大天体的群落分开了解 ， 但已经突破了先前研究原始黑洞的限制 ， 相较以前 ， 在这个质量范围内的限制低了几个数量级 。 ”
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这一发现的相关论文发表在天文物理学期刊（Astrophysical Journal）,论文的作者有Saloni Bhatiani ,XinYu Dai 和Eduardi Guerras ， 标题为“证实银河系外体系存在行星质量体”（Confirmation of Planet-mass Objects on Extragalactic System） 。
在这几年间 。 我们已经发现银河系内大量不同种类的行星 ， 那么其他星系又是怎样的呢？我们很难去证实具体的情况 ， 这也意味着几乎没有证据去证明银河系外行星的存在 ， 只是停留在假设的层面 。 但是通过类星体微透镜技术会给我们提供更多的蛛丝马迹 。
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上图为类星体微透镜示意图 。 前景星系中微透镜化天体可能是一颗恒星（如上图所示） ， 一个原始黑洞或是任何其他高密度天体 。 [图片来自：NASA/Jason Cowan(Astronomy Technology Center)]
这项技术依赖于遥远的活动星系核（AGN）或类星体所发出的光 ， 研究员通过这些光可以分析这些行星体的光谱特征 ， 这也使得他们能够“限制行星体占星系晕的比例 。 通过计算得出这些物质的质量总和站住星系质量的0.01% 。 行星体的质量范围在月球质量到木星质量之间 ， 在这一质量范围内恰好是最严格的数据标准 。
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这两个星系系统分别为QJ0158-4325和SDSSJ1004+4112
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哈勃太空望远镜拍摄到编号为SDSSJ1004+4112星系团透镜化的类星体 ， 这颗类星体距离地球约70亿光年 ， 是斯隆数字巡天发现（SDSS）的一部分 。 [图片来自：ESA,NASA,Keron Sharon(特拉维夫大学) ， 以及Eran Ofek(加州理工学院)]
这些天体不受引力束缚 ， 研究人员表示他们一是恒星或行星形成时被喷射或是驱逐的自由行星且不受万有引力作用 ， 二是原始黑洞 。 他们在发表的论文中写道：“我们通过分析认为这些不受束缚的行星质量体在星系中是普遍存在的 ， 我们推测这些天体要么是自由漂浮的行星 ， 要么是原始黑洞 。 ”
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“我们始终能够获取来自遥远星系行星质量体的信号 ， 这一切打开了天体物理学新世界的大门 。 ”
Saloni Bhatani,共同研究者以及俄克拉荷马大学在校博士生 。
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这项研究表明在星系中 ， 行星质量体很可能普遍存在 ， 同时也提供了第一个星系团胞内部区质量约束范围 。 对于原始黑洞 ， 这些极限相较之前低了几个数量级 。 正如论文中所提到的“从行星到恒星的天文规模上的暗物质也被称为大质量致密晕星（MACHOs） 。 之前它的质量被限制在银河系总质量的10% 。 ”但是这项研究将其占主星系总质量的百分比降低到约0.01%
这项研究的参与者 ， 博士生Saloni Bhatiani说到：“我们无比激动能够发现这两个新的星系系统 ， 我们始终能够获得来自遥远星系行星质量体的信号 ， 这一切打开了天体物理学新世界的大门 。
论文中提到 ， 自由漂浮行星的数量密度不仅取决于复杂的喷射过程 ， 还取决于行星形成的模型 。 研究人员认为 ， 原始黑洞是在膨胀期由量子波动形成的 ， 因此 ， 这些行星质量体既可以作为探索恒星及行星形成的探测器 ， 也可以作为研究暴胀期早期宇宙基础物理学的工具 。
所以这项研究尤为惊人 ， 它证实了70亿年前行星质量体就已经存在了 。
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NASA钱德拉X射线天文台通过引力透镜拍摄到SDSS J1004+4112的X射线图片 。 中心扩散的红色物质是来自星系团前端透镜的高温气体 ， 4处蓝色光源通过类星体背景透镜化产生的 。 图片来自：俄克拉荷马大学
数据支持来自NASA钱德拉X射线天文台 ， 证明行星质量体的观测证据来自微透镜信号 ， 这些信号在类星体X射线放射线中闪现移动 。 所有观测结果与俄克拉荷马大学超级计算教育与研究中心进行的微透镜模拟相匹配 。
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原始黑洞形成于早期宇宙 ， 这是在高度假设下成立的 ， 如果真的存在 ， 这些原始黑洞就会在大爆炸后第一秒钟形成 ， 宇宙将会呈块状而不是均匀分布 ， 天文学家认为部分高密度高温的区域可能已经坍缩成黑洞 。
一段时期以来 ， 不少科学家包括已逝去的斯蒂芬·霍金认为暗物质或许就是原始黑洞 。 虽尚未证实 ， 不过这一理论在2019年的一篇论文被采纳 。
作者: Evan Gough
FY: 夏月星夕
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