Titta på en kvasar och en gammastrålningsbrast - två av de mest lysande föremålen i universum - och du har fyra gånger större risk att se mellanliggande galaxer framför bristen. Denna slutsats nåddes av astronomer från UC Santa Cruz, som studerade mer än 50 000 kvasarer, och en handfull gammastrålar. Det borde inte finnas någon koppling mellan kvasaren eller brast i bakgrunden och antalet galaxer i förgrunden ... men det finns, och just nu är det förhållandet ett komplett mysterium.
En undersökning av galaxer som observerats längs sikterna till kvasarer och gammastrålar - båda extremt lysande, avlägsna föremål - har avslöjat en förbryllande inkonsekvens. Galaxer verkar vara fyra gånger vanligare i riktning av gammastrålar än i kvasars riktning.
Kvasarer tros drivas av ackretition av material på supermassiva svarta hål i avlägsna galaxer. Gamma-ray bursts, de stora stjärnornas dödsfall är de mest energiska explosionerna i universum. Men det finns ingen anledning att förvänta sig att galaxer i förgrunden ska ha någon koppling till dessa bakgrundsljuskällor.
"Resultatet strider mot våra grundläggande begrepp om kosmologi, och vi kämpar för att förklara det," sade Jason X. Prochaska, docent i astronomi och astrofysik vid University of California, Santa Cruz.
Prochaska och forskarstuderaren Gabriel Prochter ledde undersökningen, som använde data från NASA: s Swift-satellit för att få observationer av de övergående, ljusa efterglödorna av gammal-ray bursts (GRB). De beskrev sina resultat i ett papper som accepterades för publicering i Astrophysical Journal Letters. Uppsatsen, som kan ha konstiga kosmologiska konsekvenser, har varit en källa till betydande debatt bland astronomer över hela världen.
Studien bygger på ett ganska enkelt koncept. När ljus från en GRB eller en kvasar passerar genom en förgrundsgalax skapar absorptionen av vissa våglängder av ljus med gas associerad med galaxen en karakteristisk signatur i spektrumet av ljus från det avlägsna objektet. Detta ger en markör för närvaron av en galax framför objektet, även om själva galaxen är för svag för att observera direkt.
Prochter och Prochaska analyserade 15 GRB i den nya studien och fann starka absorptionsunderskrifter som indikerar närvaron av galaxer längs 14 GRB-siktlinjer. De hade tidigare använt data från Sloan Digital Sky Survey (SDSS) för att bestämma förekomsten av galaxer längs siktlinjerna till kvasarer. Baserat på kvasarstudien skulle de ha förutspått endast 3,8 galaxer istället för de 14 som upptäcktes längs GRB-sikterna.
Kvasaranalysen baserades på mer än 50 000 SDSS-observationer, så data för kvasarer är statistiskt mycket mer robusta än uppgifterna för GRB: s, säger Prochaska. Ändå är sannolikheten för att deras resultat bara är en statistisk fluke mindre än cirka en av 10 000, sade han.
Forskarna undersökte tre möjliga förklaringar för inkonsekvensen. Den första är otydlighet av vissa kvasarer av damm i galaxer. Tanken är att om en kvasar ligger bakom en dammig galax så skulle den inte ses, och det kan skjuva resultatet. "Motargumentet är att med denna enorma databas med kvasarobservationer har dammens effekt kännetecknats väl och det borde vara minimal," sade Prochter.
En annan möjlighet är att absorptionslinjerna i GRB-spektra kommer från gas som matas ut av GRB: erna i stället för från gas i mellanliggande galaxer. Men i nästan alla fall när forskare har tittat närmare på GRB: s riktning har de faktiskt hittat en galax i samma position som gasen.
Den tredje idén är att den ingripande galaxen kan fungera som en gravitationslins, vilket förbättrar ljusstyrkan hos bakgrundsobjektet och att denna effekt på något sätt är annorlunda för GRB: er än för kvasarer. Prochaska sade att han föredrar denna förklaring, men flera faktorer gör att starka linser av GRB: n verkar osannolika.
"De som vet mer om gravitationslinser än jag säger att det är osannolikt att det är svaret," sade Prochaska.
Uppsatsen, vars utkast har publicerats på en Internet-server i flera veckor, har stimulerat omfattande diskussioner och åtminstone ett nytt papper som föreslår en potentiell förklaring. Men hittills förblir fynden förvirrande.
"Många har skrapat på huvudet och hoppas att det försvinner," sade Prochaska. ”GRB-provet är litet, så vi skulle vilja tredubbla eller fyrdubbla antalet i vår analys. Det borde hända under Swifts utökade uppdrag, men det kommer att ta tid. "
Förutom Prochaska och Prochter inkluderar författarna till uppsatsen Hsiao-Wen Chen från University of Chicago; Joshua Bloom och Ryan Foley från UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky från Genèveobservatoriet; Sebastian Lopez från University of Chile; Max Pettini från Cambridge University; Andrea Dupree från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; och Puragra GuhaThakurta, professor i astronomi och astrofysik vid UC Santa Cruz.
Data som användes i denna studie erhölls vid W. M. Keck-observatoriet, Gemini-observatoriet, Very Large Telescope vid Paranal Observatory och Magellan Observatory. Stöd för denna forskning gavs av National Science Foundation och NASA.
Originalkälla: UC Santa Cruz News Release
