Se på en kvasar og en gammastråle-burst - to av de mest lysende gjenstandene i universet - og det er 4 ganger større sannsynlighet for at du ser mellomliggende galakser foran utbruddet. Denne konklusjonen ble nådd av astronomer fra UC Santa Cruz, som studerte mer enn 50 000 kvasarer, og en håndfull gammastråler. Det skal ikke være en forbindelse mellom kvasaren eller sprengningen i bakgrunnen, og antall galakser i forgrunnen ... men det er, og akkurat nå er forholdet et komplett mysterium.
En undersøkelse av galakser observert langs siktlinjene til kvasarer og gammastråle-utbrudd - begge ekstremt lysende, fjerne objekter - har avslørt en forbausende inkonsekvens. Galakser ser ut til å være fire ganger mer vanlig i retning av gammastråle-utbrudd enn i retning av kvasarer.
Kvasarer antas å være drevet av akkresjon av materiale på supermassive sorte hull i sentrum av fjerne galakser. Gamma-ray bursts, de store stjerners død, er de mest energiske eksplosjonene i universet. Men det er ingen grunn til å forvente at galakser i forgrunnen skal ha noen tilknytning til disse bakgrunnskildekildene.
"Resultatet er i strid med våre grunnleggende begreper om kosmologi, og vi sliter med å forklare det," sa Jason X. Prochaska, førsteamanuensis i astronomi og astrofysikk ved University of California, Santa Cruz.
Prochaska og doktorgradsstudent Gabriel Prochter ledet undersøkelsen, som brukte data fra NASAs Swift-satellitt for å få observasjoner av de forbigående, lyse etterglødningene av gammal-ray bursts (langvarige gamma-ray bursts). De beskrev funnene sine i et papir som ble akseptert for publisering i Astrophysical Journal Letters. Oppgaven, som kan ha merkelige kosmologiske implikasjoner, har vært en kilde til betydelig debatt blant astronomer over hele verden.
Studien er basert på et ganske greit konsept. Når lys fra en GRB eller en kvasar passerer gjennom en forgrunnen galakse, skaper absorpsjon av bestemte bølgelengder av lys av gass assosiert med galaksen en karakteristisk signatur i lysspekteret fra det fjerne objektet. Dette gir en markør for tilstedeværelsen av en galakse foran objektet, selv om selve galaksen er for svak til å observere direkte.
Prochter og Prochaska analyserte 15 GRB i den nye studien og fant sterke absorpsjonsunderskrifter som indikerte tilstedeværelsen av galakser langs 14 GRB siktlinjer. De hadde tidligere brukt data fra Sloan Digital Sky Survey (SDSS) for å bestemme forekomsten av galakser langs siktlinjene til kvasarer. Basert på kvasarstudien, ville de ha spådd bare 3,8 galakser i stedet for de 14 som ble oppdaget langs GRB-siktlinjene.
Kvasaranalysen var basert på mer enn 50 000 SDSS-observasjoner, så dataene for kvasarer er mye mer robust statistisk enn dataene for GRB-er, sa Prochaska. Ikke desto mindre er sannsynligheten for at resultatene bare er en statistisk felle mindre enn rundt en av 10.000, sa han.
Forskerne undersøkte tre potensielle forklaringer på inkonsekvensen. Den første er tilsløring av noen kvasarer av støv i galakser. Tanken er at hvis en kvasar står bak en støvete galakse, ville den ikke bli sett, og dette kan skje resultatene. "Motargumentet er at med denne enorme databasen med kvasarobservasjoner, har virkningen av støv blitt godt karakterisert, og den skal være minimal," sa Prochter.
En annen mulighet er at absorpsjonslinjene i GRB-spektraene kommer fra gass som kastes ut av GRB-ene selv, snarere enn fra gass i mellomliggende galakser. Men i nesten alle tilfeller når forskere har sett nærmere på retning av GRB, har de faktisk funnet en galakse i samme posisjon som gassen.
Den tredje ideen er at den mellomliggende galaksen kan fungere som en gravitasjonslinse, noe som forbedrer bakgrunnsobjektets lysstyrke, og at denne effekten på en eller annen måte er annerledes for GRB-er enn for kvasarer. Selv om Prochaska sa at han foretrekker denne forklaringen, gjør flere faktorer at sterk linsing av GRB-ene virker usannsynlig.
"De som vet mer om gravitasjonslinser enn jeg, forteller meg at det neppe vil være svaret," sa Prochaska.
Oppgaven, hvor et utkast har blitt lagt ut på en Internett-server i flere uker, har stimulert til omfattende diskusjon og minst ett nytt papir som foreslår en mulig forklaring. Men foreløpig er funnene forvirrende.
"Mange mennesker har klødd seg i hodet, og de håper at det forsvinner," sa Prochaska. “GRB-prøven er liten, så vi vil gjerne tredoble eller firedoblet antallet i analysen vår. Det skal skje under Swifts utvidede oppdrag, men det vil ta tid. "
I tillegg til Prochaska og Prochter inkluderer forfatterne av papiret Hsiao-Wen Chen fra University of Chicago; Joshua Bloom og Ryan Foley fra UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky fra Genève-observatoriet; Sebastian Lopez ved University of Chile; Max Pettini fra Cambridge University; Andrea Dupree fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; og Puragra GuhaThakurta, professor i astronomi og astrofysikk ved UC Santa Cruz.
Data som ble brukt i denne studien ble innhentet ved W. M. Keck-observatoriet, Gemini-observatoriet, Very Large Telescope ved Paranal Observatory og Magellan Observatory. Støtte for denne forskningen ble gitt av National Science Foundation og NASA.
Originalkilde: UC Santa Cruz News Release
