Takket være Swift-satellitten og adskillige jordbaserede optiske teleskoper lærer astronomer mere om såkaldte ”mørke” gammastråler, der er lyse i gamma- og røntgenemissioner, men med lidt eller intet synligt lys. Disse mørke bursts giver også astronomer indsigt i at finde områder med stjernedannelse, der er skjult af støv. ”Vores undersøgelse giver overbevisende bevis for, at en stor del af stjernedannelse i universet er skjult af støv i galakser, der ikke vises ellers støvede,” sagde Joshua Bloom, lektor i astronomi ved UC Berkeley og seniorforfatter af studien, der præsenterede hans fund på American Astronomical Society-mødet i Californien.
Gamma-ray bursts er universets største eksplosioner, der er i stand til at producere så meget lys, at jordbaserede teleskoper let kan registrere det milliarder af lysår væk. Alligevel har astronomer i mere end et årti undret sig over naturen af såkaldte mørke bursts, der producerer gammastråler og røntgenstråler, men kun lidt eller intet synligt lys. De udgør omtrent halvdelen af de bursts, som NASAs Swift-satellit har opdaget siden lanceringen i 2004.
Undersøgelsen finder, at de fleste forekommer i normale galakser, der kan påvises ved store, jordbaserede optiske teleskoper.
”En mulig forklaring på mørke bursts var, at de forekom så langt væk, at deres synlige lys var fuldstændigt slukket,” sagde Bloom. Takket være universets udvidelse og en tykning af tåge brintgas i stigende kosmiske afstande ser astronomer intet synligt lys fra genstande mere end ca. 12,9 milliarder lysår væk. En anden mulighed: Mørke bursts eksploderede i galakser med usædvanligt tykke mængder af interstellært støv, der absorberede en burst's lys, men ikke dens højere energi stråling.
Ved hjælp af et af verdens største optiske teleskoper, 10 meter Keck I på Hawaii, kiggede holdet efter ukendte galakser på steder med 14 hurtigt opdagede mørke burst. ”I elleve af disse bursts fandt vi en svag, normal galakse,” sagde Daniel Perley, UC Berkeley-studerende, der ledede studiet. Hvis disse galakser var placeret i ekstreme afstande, kunne ikke engang Keck-teleskopet se dem.
De fleste gamma-ray bursts opstår, når massive stjerner løber tør for nukleart brændstof. Når deres kerner kollapser i et sort hul eller en neutronstjerne, kaster gasstråler - drevet af processer, der ikke er fuldt forstået - gennem stjernen og sprænger ud i rummet. Der rammer de gas, der tidligere er kastet af stjernen og opvarmer den, hvilket genererer kortvarige efterglød i mange bølgelængder, inklusive synligt lys.
Undersøgelsen viser, at mørke burst skal være ens, bortset fra de støvede pletter i deres værtsgalakser, som skjuver det meste af lyset i deres efterglød.
Astronomerne undersøgte 14 bursts, hvis optiske lys enten var meget svagere end forventet eller helt fraværende. De fandt, at næsten hver ”mørk” gamma-ray burst har en værtsgalakse, der er i stand til at blive opdaget af store optiske teleskoper.
Stjernedannelse forekommer i tætte skyer, der hurtigt fyldes med støv, da de mest massive stjerner hurtigt ældes og eksploderer, og spyr nyoprettede elementer i det interstellare medium til frø af ny stjerneformation. Derfor antager astronomer, at der forekommer en stor mængde stjernedannelse i støvfyldte galakser, skønt det faktisk har været yderst udfordrende at måle, hvor meget støv denne proces har opbygget i de fjerneste galakser.
Stjernerne troede at eksplodere, når gamma-ray bursts lever hurtigt og dør ung. Mørke bursts repræsenterer muligvis stjerner, der aldrig drev langt væk fra de støvede skyer, der dannede dem.
Gamma-ray bursts blev påvist i infrarøde bølgelængder så langt ud som 13,1 milliarder lysår. ”Hvis gamma-ray bursts var hyppigt for 13 milliarder år siden - mindre end en milliard år efter universets dannelse - skulle vi opdage et stort antal af dem,” forklarede teammedlem S. Bradley Cenko, også ved UC Berkeley. ”Det gør vi ikke, hvilket indikerer, at de første stjerner dannede sig i et mindre frenet tempo end nogle modeller antydede.”
Astronomerne konkluderer, at mindre end ca. 7 procent af mørke burst kan forekomme i sådanne afstande, og de foreslår radio- og mikrobølgeobservationer af de nye galakser for bedre at forstå, hvordan deres støvede områder blokerer for lys. Et papir om konklusionerne er forelagt The Astronomical Journal.
Kilde: NASA, UC Berkeley, AAS
