Spójrz na kwazar i rozbłysk promieniowania gamma - dwa najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie - i masz 4 razy większe prawdopodobieństwo, że zobaczysz galaktyki przed rozbłyskiem. Do takiego wniosku doszli astronomowie z UC Santa Cruz, którzy badali ponad 50 000 kwazarów i garstkę rozbłysków gamma. Nie powinno być związku między kwazarem lub rozbiciem w tle, a liczbą galaktyk na pierwszym planie ... ale tak jest, a teraz ten związek jest całkowitą tajemnicą.
Badanie galaktyk obserwowanych wzdłuż linii wzroku do kwazarów i rozbłysków gamma - zarówno wyjątkowo świecących, odległych obiektów - ujawniło zagadkową niespójność. Galaktyki wydają się cztery razy częstsze w kierunku rozbłysków gamma niż w kwazarach.
Uważa się, że kwazary zasilane są akrecją materiału na supermasywne czarne dziury w centrach odległych galaktyk. Błyski gamma, zgony masywnych gwiazd, są najbardziej energetycznymi eksplozjami we wszechświecie. Ale nie ma powodu, aby oczekiwać, że galaktyki na pierwszym planie mają jakiekolwiek powiązanie z tymi źródłami światła tła.
„Wynik jest sprzeczny z naszymi podstawowymi koncepcjami kosmologii i staramy się to wyjaśnić” - powiedział Jason X. Prochaska, profesor astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz.
Prochaska i doktorant Gabriel Prochter przeprowadzili ankietę, w której wykorzystano dane z satelity Swift NASA, aby uzyskać obserwacje przejściowych, jasnych poświatów długotrwałych rozbłysków gamma (GRB). Opisali swoje odkrycia w artykule zaakceptowanym do publikacji w Astrophysical Journal Letters. Artykuł, który może mieć dziwne implikacje kosmologiczne, był źródłem znaczącej debaty wśród astronomów na całym świecie.
Badanie opiera się na dość prostej koncepcji. Kiedy światło z GRB lub kwazara przechodzi przez galaktykę na pierwszym planie, absorpcja określonych długości fali światła przez gaz związany z galaktyką tworzy charakterystyczną sygnaturę w spektrum światła z odległego obiektu. Zapewnia to znacznik obecności galaktyki przed obiektem, nawet jeśli sama galaktyka jest zbyt słaba, aby ją obserwować bezpośrednio.
Prochter i Prochaska przeanalizowali 15 GRB w nowym badaniu i znaleźli silne sygnatury absorpcji wskazujące na obecność galaktyk wzdłuż 14 linii wzroku GRB. Wcześniej wykorzystali dane z Sloan Digital Sky Survey (SDSS) do określenia częstotliwości występowania galaktyk wzdłuż linii wzroku do kwazarów. Na podstawie badań kwazarów przewidzieliby tylko 3,8 galaktyki zamiast 14 wykrytych wzdłuż linii wzroku GRB.
Analiza kwazarów została oparta na ponad 50 000 obserwacji SDSS, więc dane dla kwazarów są statystycznie znacznie bardziej wiarygodne niż dane dla GRB, powiedziała Prochaska. Niemniej jednak prawdopodobieństwo, że ich wyniki są statystycznym przypadkiem, jest mniejsze niż około 1 na 10 000, powiedział.
Naukowcy zbadali trzy potencjalne wyjaśnienia niespójności. Pierwszym jest zaciemnienie niektórych kwazarów pyłem w galaktykach. Chodzi o to, że jeśli kwazar znajduje się za zakurzoną galaktyką, nie byłby widoczny, a to mogłoby wypaczyć wyniki. „Kontrargumentem jest to, że przy tej ogromnej bazie danych z kwazarów obserwacje wpływu pyłu zostały dobrze scharakteryzowane i powinny być minimalne”, powiedział Prochter.
Inną możliwością jest to, że linie absorpcyjne w widmach GRB pochodzą z gazu wyrzucanego przez same GRB, a nie z gazu w galaktykach pośrednich. Ale w prawie każdym przypadku, gdy badacze przyjrzeli się bliżej w kierunku GRB, w rzeczywistości znaleźli galaktykę w tej samej pozycji co gaz.
Trzeci pomysł polega na tym, że galaktyka pośrednicząca może działać jak soczewka grawitacyjna, zwiększając jasność obiektu tła, i że efekt ten jest w jakiś sposób inny dla GRB niż dla kwazarów. Chociaż Prochaska powiedział, że woli to wyjaśnienie, kilka czynników sprawia, że mocne soczewkowanie GRB wydaje się mało prawdopodobne.
„Ci, którzy wiedzą więcej o soczewkowaniu grawitacyjnym ode mnie, twierdzą, że to mało prawdopodobne” - powiedział Prochaska.
Artykuł, którego szkic opublikowano na serwerze internetowym od kilku tygodni, pobudził szeroką dyskusję i przynajmniej jeden nowy artykuł proponujący potencjalne wyjaśnienie. Jednak dotychczasowe ustalenia są kłopotliwe.
„Wiele osób drapie się po głowach i większość ma nadzieję, że zniknie” - powiedział Prochaska. „Próbka GRB jest niewielka, dlatego chcielibyśmy potroić lub czterokrotnie liczbę w naszej analizie. Powinno to nastąpić podczas rozszerzonej misji Swift, ale zajmie to trochę czasu. ”
Oprócz Prochaski i Prochter, autorami artykułu są Hsiao-Wen Chen z University of Chicago; Joshua Bloom i Ryan Foley z UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky z Obserwatorium Genewskiego; Sebastian Lopez z Uniwersytetu Chile; Max Pettini z Uniwersytetu Cambridge; Andrea Dupree z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; oraz Puragra GuhaThakurta, profesor astronomii i astrofizyki na UC Santa Cruz.
Dane wykorzystane w tym badaniu uzyskano w Obserwatorium W. M. Kecka, Obserwatorium Gemini, Very Large Telescope w Obserwatorium Paranal i Obserwatorium Magellana. Wsparcie dla tych badań zapewnia National Science Foundation i NASA.
Oryginalne źródło: UC Santa Cruz News Release
