Kijk naar een quasar en een gammastraaluitbarsting - twee van de meest lichtgevende objecten in het heelal - en je hebt vier keer meer kans om tussenliggende sterrenstelsels voor de burst te zien. Deze conclusie werd getrokken door astronomen van UC Santa Cruz, die meer dan 50.000 quasars bestudeerden, en een handvol gammastraaluitbarstingen. Er mag geen verband zijn tussen de quasar of burst op de achtergrond en het aantal sterrenstelsels op de voorgrond ... maar dat is er, en op dit moment is die relatie een volledig mysterie.
Een overzicht van sterrenstelsels langs de zichtlijnen naar quasars en gammastraaluitbarstingen - beide extreem lichtgevende, verre objecten - heeft een raadselachtige inconsistentie onthuld. Sterrenstelsels lijken vier keer zo vaak voor te komen in de richting van gammastraaluitbarstingen dan in de richting van quasars.
Van quasars wordt gedacht dat ze worden aangedreven door aangroei van materiaal op superzware zwarte gaten in de centra van verre melkwegstelsels. Gammaflitsen, de doodsstrijd van zware sterren, zijn de meest energetische explosies in het heelal. Maar er is geen reden om te verwachten dat sterrenstelsels op de voorgrond enige associatie hebben met deze achtergrondlichtbronnen.
"Het resultaat is in tegenspraak met onze basisconcepten van kosmologie, en we worstelen om het uit te leggen", zegt Jason X. Prochaska, universitair hoofddocent astronomie en astrofysica aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz.
Prochaska en afgestudeerde student Gabriel Prochter leidden het onderzoek, dat gegevens van NASA's Swift-satelliet gebruikte om waarnemingen te verkrijgen van de voorbijgaande, heldere nagloeiing van langdurige gammastraaluitbarstingen (GRB's). Ze beschreven hun bevindingen in een paper die geaccepteerd werd voor publicatie in Astrophysical Journal Letters. Het artikel, dat vreemde kosmologische implicaties kan hebben, is een bron van veel discussie geweest onder astronomen over de hele wereld.
De studie is gebaseerd op een vrij eenvoudig concept. Wanneer licht van een GRB of een quasar door een voorgrondstelsel gaat, zorgt de absorptie van bepaalde golflengten van licht door met het sterrenstelsel geassocieerd gas voor een karakteristieke signatuur in het lichtspectrum van het verre object. Dit biedt een markering voor de aanwezigheid van een melkwegstelsel voor het object, zelfs als de melkweg zelf te zwak is om direct waar te nemen.
Prochter en Prochaska analyseerden 15 GRB's in de nieuwe studie en vonden sterke absorptiesignaturen die de aanwezigheid van sterrenstelsels langs 14 GRB-gezichtslijnen aangeven. Ze hadden eerder gegevens van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) gebruikt om de incidentie van sterrenstelsels langs de zichtlijnen naar quasars te bepalen. Op basis van de quasar-studie zouden ze slechts 3,8 sterrenstelsels hebben voorspeld in plaats van de 14 langs de GRB-zichtlijnen.
De quasar-analyse was gebaseerd op meer dan 50.000 SDSS-waarnemingen, dus de gegevens voor quasars zijn statistisch veel robuuster dan de gegevens voor GRB's, zei Prochaska. Niettemin is de kans dat hun resultaten slechts een statistische toevalstreffer zijn minder dan ongeveer één op de 10.000, zei hij.
De onderzoekers onderzochten drie mogelijke verklaringen voor de inconsistentie. De eerste is het verduisteren van sommige quasars door stof in sterrenstelsels. Het idee is dat als een quasar zich achter een stoffig sterrenstelsel bevindt, deze niet zou worden gezien en dit de resultaten zou kunnen vertekenen. "Het tegenargument is dat met deze enorme database van quasar-waarnemingen het effect van stof goed is gekarakteriseerd en het minimaal zou moeten zijn", aldus Prochter.
Een andere mogelijkheid is dat de absorptielijnen in de GRB-spectra afkomstig zijn van gas dat door de GRB's zelf wordt uitgestoten, en niet van gas in tussenliggende sterrenstelsels. Maar in bijna alle gevallen waarin onderzoekers de GRB van dichterbij hebben bekeken, hebben ze in feite een sterrenstelsel op dezelfde positie als het gas gevonden.
Het derde idee is dat het tussenliggende sterrenstelsel kan werken als een zwaartekrachtlens, waardoor de helderheid van het achtergrondobject wordt verbeterd, en dat dit effect op de een of andere manier anders is voor GRB's dan voor quasars. Hoewel Prochaska zei dat hij deze uitleg prefereert, lijken verschillende factoren een sterke lensing van de GRB's onwaarschijnlijk.
"Degenen die meer weten over gravitatielens dan ik, zeggen me dat het onwaarschijnlijk is dat het antwoord is," zei Prochaska.
De paper, waarvan een concept wekenlang op een internetserver is gepost, heeft tot een wijdverbreide discussie geleid en ten minste één nieuwe paper met een mogelijke verklaring. Maar tot nu toe blijven de bevindingen verbijsterend.
'Veel mensen krabben hun hoofd en hopen dat het weggaat', zei Prochaska. “De GRB-steekproef is klein, dus we willen het aantal in onze analyse verdrievoudigen of verviervoudigen. Dat zou moeten gebeuren tijdens de uitgebreide missie van Swift, maar het zal tijd kosten. '
Naast Prochaska en Prochter omvatten de auteurs van het artikel Hsiao-Wen Chen van de Universiteit van Chicago; Joshua Bloom en Ryan Foley van UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky van de Sterrenwacht van Genève; Sebastian Lopez van de Universiteit van Chili; Max Pettini van Cambridge University; Andrea Dupree van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; en Puragra GuhaThakurta, hoogleraar astronomie en astrofysica aan UC Santa Cruz.
Gegevens die in deze studie zijn gebruikt, zijn verkregen bij het W. M. Keck-observatorium, het Gemini-observatorium, de Very Large Telescope van het Paranal-observatorium en het Magellan-observatorium. Ondersteuning voor dit onderzoek werd geleverd door de National Science Foundation en NASA.
Oorspronkelijke bron: UC Santa Cruz News Release
