Se på en kvasar og en gammastråle-burst - to af de mest lysende objekter i universet - og du er fire gange mere tilbøjelig til at se mellemliggende galakser foran brasten. Denne konklusion blev nået af astronomer fra UC Santa Cruz, der studerede mere end 50.000 kvasarer, og en håndfuld gammastråler. Der skulle ikke være en forbindelse mellem kvasaren eller sprængen i baggrunden, og antallet af galakser i forgrunden ... men der er, og lige nu er dette forhold et komplet mysterium.
En undersøgelse af galakser, der er observeret langs sigtlinjerne til kvasarer og gammastråler - begge ekstremt lysende, fjerne objekter - har afsløret en forundrende inkonsekvens. Galakser ser ud til at være fire gange mere almindelige i retning af gammastråle-bursts end i retning af kvasarer.
Kvasarer menes at være drevet af akkretion af materiale på supermassive sorte huller i centrum af fjerne galakser. Gamma-ray bursts, de store stjerners død, er de mest energiske eksplosioner i universet. Men der er ingen grund til at forvente, at galakser i forgrunden har nogen tilknytning til disse baggrundslyskilder.
”Resultatet er i modstrid med vores grundlæggende begreber om kosmologi, og vi kæmper for at forklare det,” sagde Jason X. Prochaska, lektor i astronomi og astrofysik ved University of California, Santa Cruz.
Prochaska og kandidatstuderende Gabriel Prochter førte undersøgelsen, der brugte data fra NASAs Swift-satellit til at få observationer af de kortvarige, lyse efterglødninger af gammal-ray bursts (langvarige gamma-ray bursts). De beskrev deres fund i et papir, der blev accepteret til offentliggørelse i Astrophysical Journal Letters. Avisen, der kunne have mærkelige kosmologiske konsekvenser, har været en kilde til betydelig debat blandt astronomer over hele verden.
Undersøgelsen er baseret på et ret ligetil koncept. Når lys fra en GRB eller en kvasar passerer gennem en forgrund-galakse, skaber absorptionen af visse bølgelængder af lys med gas, der er forbundet med galaksen, en karakteristisk signatur i spektret af lys fra det fjerne objekt. Dette giver en markør for tilstedeværelsen af en galakse foran objektet, selvom selve galaksen er for svag til direkte at observere.
Prochter og Prochaska analyserede 15 GRB'er i den nye undersøgelse og fandt stærke absorptionsunderskrifter, der indikerede tilstedeværelsen af galakser langs 14 GRB-sigtlinjer. De havde tidligere brugt data fra Sloan Digital Sky Survey (SDSS) til at bestemme forekomsten af galakser langs synslinjerne til kvasarer. Baseret på kvasarundersøgelsen ville de kun have forudsagt 3,8 galakser i stedet for de 14, der blev opdaget langs GRB-sigtlinjerne.
Quasar-analysen var baseret på mere end 50.000 SDSS-observationer, så dataene for kvasarer er statistisk meget mere robuste end dataene for GRB'er, sagde Prochaska. Ikke desto mindre er sandsynligheden for, at deres resultater kun er en statistisk risiko, mindre end ca. en ud af 10.000, sagde han.
Forskerne undersøgte tre mulige forklaringer på inkonsekvensen. Den første er tilsløring af nogle kvasarer af støv i galakser. Tanken er, at hvis en kvasar er bag en støvede galakse, ville den ikke blive set, og dette kunne skjule resultaterne. ”Modargumentet er, at virkningen af støv med denne enorme database med quasarobservationer er blevet godt karakteriseret, og den skal være minimal,” sagde Prochter.
En anden mulighed er, at absorptionslinierne i GRB-spektre er fra gas, der udsættes af GRB'erne selv, snarere end fra gas i mellemliggende galakser. Men i næsten alle tilfælde, når forskere har kigget nærmere på GRB's retning, har de faktisk fundet en galakse i samme position som gassen.
Den tredje idé er, at den mellemliggende galakse kan fungere som en gravitationslinse, hvilket forbedrer lysstyrken på baggrundsobjektet, og at denne effekt på en eller anden måde er forskellig for GRB'er end for kvasarer. Selvom Prochaska sagde, at han foretrækker denne forklaring, gør flere faktorer, at stærk linsering af GRB'erne forekommer usandsynlig.
”De, der ved mere om gravitationslinsering end jeg, fortæller mig, at det er usandsynligt, at det er svaret,” sagde Prochaska.
Papiret, hvis udkast er blevet sendt på en internetserver i flere uger, har stimuleret en bred diskussion og mindst et nyt papir, der foreslår en mulig forklaring. Men indtil videre forbliver funderne forvirrende.
”En masse mennesker har skrabet deres hoveder, og de fleste håber, at det forsvinder,” sagde Prochaska. ”GRB-prøven er lille, så vi vil gerne tredoble eller firdobles antallet i vores analyse. Det skulle ske under Swifts udvidede mission, men det vil tage tid. ”
Foruden Prochaska og Prochter inkluderer forfatterne af papiret Hsiao-Wen Chen fra University of Chicago; Joshua Bloom og Ryan Foley fra UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky fra Genève-observatoriet; Sebastian Lopez fra University of Chile; Max Pettini fra Cambridge University; Andrea Dupree fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; og Puragra GuhaThakurta, professor i astronomi og astrofysik ved UC Santa Cruz.
Data anvendt i denne undersøgelse blev opnået ved W. M. Keck-observatoriet, Gemini-observatoriet, det meget store teleskop ved Paranal-observatoriet og Magellan-observatoriet. Støtte til denne forskning blev ydet af National Science Foundation og NASA.
Original kilde: UC Santa Cruz News Release
