Κοιτάξτε ένα κβάζαρ και μια έκρηξη ακτίνων γάμμα - δύο από τα πιο φωτεινά αντικείμενα του Σύμπαντος - και έχετε 4 φορές περισσότερες πιθανότητες να δείτε παρεμβαίνοντες γαλαξίες μπροστά από την έκρηξη. Αυτό το συμπέρασμα επιτεύχθηκε από αστρονόμους από το UC Santa Cruz, ο οποίος μελέτησε περισσότερα από 50.000 κβάζαρ και μια χούφτα εκρήξεων ακτίνων γάμμα. Δεν πρέπει να υπάρχει σύνδεση μεταξύ του κβάζαρ ή της έκρηξης στο παρασκήνιο, και του αριθμού των γαλαξιών στο προσκήνιο… αλλά υπάρχει, και τώρα αυτή η σχέση είναι ένα πλήρες μυστήριο.
Μια έρευνα σχετικά με τους γαλαξίες που παρατηρήθηκαν κατά μήκος των ορίων της όρασης σε κβάζαρ και εκρήξεις ακτίνων γάμμα - και τα δύο εξαιρετικά φωτεινά, απομακρυσμένα αντικείμενα - αποκάλυψε μια προβληματική ασυνέπεια. Οι γαλαξίες φαίνεται ότι είναι τέσσερις φορές πιο συνηθισμένοι στην κατεύθυνση των εκρήξεων ακτίνων γάμμα από ό, τι στην κατεύθυνση των κβάζαρ.
Τα κβάζαρ πιστεύεται ότι τροφοδοτούνται από την προσθήκη υλικού σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα μακρινών γαλαξιών. Οι εκρήξεις ακτίνων-γ, οι θάνατοι των τεράστιων αστεριών, είναι οι πιο ενεργητικές εκρήξεις στο σύμπαν. Αλλά δεν υπάρχει λόγος να περιμένουμε οι γαλαξίες στο πρώτο πλάνο να έχουν καμία σχέση με αυτές τις πηγές φωτός στο παρασκήνιο.
«Το αποτέλεσμα έρχεται σε αντίθεση με τις βασικές μας έννοιες της κοσμολογίας και αγωνιζόμαστε να το εξηγήσουμε», δήλωσε ο Jason X. Prochaska, αναπληρωτής καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz.
Η Prochaska και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Gabriel Prochter ήταν επικεφαλής της έρευνας, η οποία χρησιμοποίησε δεδομένα από τον δορυφόρο Swift της NASA για να λάβει παρατηρήσεις για τις παροδικές, φωτεινές μεταβολές των εκρήξεων ακτίνων γάμμα μεγάλης διάρκειας (GRB). Περιέγραψαν τα ευρήματά τους σε ένα έγγραφο που έγινε αποδεκτό για δημοσίευση στο Astrophysical Journal Letters. Το έγγραφο, το οποίο θα μπορούσε να έχει περίεργες κοσμολογικές επιπτώσεις, υπήρξε πηγή σημαντικής συζήτησης μεταξύ των αστρονόμων σε όλο τον κόσμο.
Η μελέτη βασίζεται σε μια αρκετά απλή ιδέα. Όταν το φως από ένα GRB ή ένα κβάζαρ περνά μέσα από έναν γαλαξία προσκηνίου, η απορρόφηση ορισμένων μηκών κύματος φωτός από αέριο που σχετίζεται με τον γαλαξία δημιουργεί μια χαρακτηριστική υπογραφή στο φάσμα του φωτός από το μακρινό αντικείμενο. Αυτό παρέχει ένα δείκτη για την παρουσία ενός γαλαξία μπροστά από το αντικείμενο, ακόμη και αν ο ίδιος ο γαλαξίας είναι πολύ αχνός για να το παρατηρήσει άμεσα.
Οι Prochter και Prochaska ανέλυσαν 15 GRB στη νέα μελέτη και βρήκαν ισχυρές υπογραφές απορρόφησης που δείχνουν την παρουσία γαλαξιών κατά μήκος 14 οπτικών γραμμών GRB. Είχαν προηγουμένως χρησιμοποιήσει δεδομένα από την έρευνα Sloan Digital Sky Survey (SDSS) για να προσδιορίσουν τη συχνότητα των γαλαξιών κατά μήκος της οπτικής γωνίας στα κβάζαρ. Με βάση τη μελέτη κβάζαρ, θα είχαν προβλέψει μόνο 3,8 γαλαξίες αντί για τους 14 που εντοπίστηκαν κατά μήκος του GRB.
Η ανάλυση κβάζαρ βασίστηκε σε περισσότερες από 50.000 παρατηρήσεις SDSS, οπότε τα δεδομένα για τα κβάζαρ είναι πολύ πιο ισχυρά στατιστικά από τα δεδομένα για GRBs, δήλωσε η Prochaska. Ωστόσο, η πιθανότητα ότι τα αποτελέσματά τους είναι απλώς μια στατιστική αναταραχή είναι μικρότερη από περίπου μία στις 10.000, είπε.
Οι ερευνητές εξέτασαν τρεις πιθανές εξηγήσεις για την ασυνέπεια. Το πρώτο είναι η απόκρυψη ορισμένων κβάζαρ από σκόνη στους γαλαξίες. Η ιδέα είναι ότι αν ένα κβάζαρ βρίσκεται πίσω από έναν σκονισμένο γαλαξία, δεν θα το δει και αυτό θα μπορούσε να παρακάμψει τα αποτελέσματα. "Το αντίθετο επιχείρημα είναι ότι με αυτήν την τεράστια βάση δεδομένων παρατηρήσεων κβάζαρ, το αποτέλεσμα της σκόνης έχει χαρακτηριστεί καλά και θα πρέπει να είναι ελάχιστο", δήλωσε ο Prochter.
Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι οι γραμμές απορρόφησης στα φάσματα GRB προέρχονται από αέριο που εκτοξεύεται από τους ίδιους τους GRB, και όχι από αέριο στους παρεμβαίνοντες γαλαξίες. Αλλά σχεδόν σε κάθε περίπτωση όταν οι ερευνητές έχουν ρίξει μια πιο προσεκτική ματιά στην κατεύθυνση του GRB, στην πραγματικότητα βρήκαν έναν γαλαξία στην ίδια θέση με το αέριο.
Η τρίτη ιδέα είναι ότι ο παρεμβαλλόμενος γαλαξίας μπορεί να δράσει ως βαρυτικός φακός, ενισχύοντας τη φωτεινότητα του αντικειμένου φόντου και ότι αυτό το αποτέλεσμα είναι κάπως διαφορετικό για τα GRB από ό, τι για τα κβάζαρ. Παρόλο που η Prochaska είπε ότι προτιμά αυτήν την εξήγηση, αρκετοί παράγοντες καθιστούν απίθανο τον ισχυρό φακό των GRB.
«Όσοι γνωρίζουν περισσότερα για το βαρυτικό φακό από ό, τι εγώ, μου λένε ότι είναι απίθανο να είναι η απάντηση», δήλωσε η Prochaska.
Το έγγραφο, ένα προσχέδιο του οποίου δημοσιεύτηκε σε έναν διακομιστή Διαδικτύου για αρκετές εβδομάδες, προκάλεσε ευρεία συζήτηση και τουλάχιστον ένα νέο έγγραφο που προτείνει μια πιθανή εξήγηση. Αλλά μέχρι στιγμής τα ευρήματα παραμένουν προβληματικά.
«Πολλοί άνθρωποι ξύνουν το κεφάλι τους, και οι περισσότεροι ελπίζουν ότι θα φύγει», είπε η Prochaska. «Το δείγμα GRB είναι μικρό, οπότε θα θέλαμε να τριπλασιάσουμε ή να τετραπλασιάσουμε τον αριθμό στην ανάλυσή μας. Αυτό πρέπει να συμβεί κατά τη διάρκεια της εκτεταμένης αποστολής του Swift, αλλά θα χρειαστεί χρόνος. "
Εκτός από τους Prochaska και Prochter, οι συγγραφείς της εφημερίδας περιλαμβάνουν τον Hsiao-Wen Chen του Πανεπιστημίου του Σικάγο. Ο Joshua Bloom και ο Ryan Foley του UC Berkeley Miroslava Dessauges-Zavadsky του Παρατηρητηρίου της Γενεύης. Sebastian Lopez του Πανεπιστημίου της Χιλής · Max Pettini του Πανεπιστημίου Cambridge; Andrea Dupree του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian. και Puragra Guha Thakurta, καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο UC Santa Cruz.
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη ελήφθησαν στο Παρατηρητήριο W. M. Keck, στο Παρατηρητήριο Δίδυμων, στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στο Παρατηρητήριο Paranal και στο Παρατηρητήριο του Magellan. Η υποστήριξη αυτής της έρευνας δόθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και τη NASA.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων UC Santa Cruz
