Wenn Sie sich einen Quasar- und einen Gammastrahlenausbruch ansehen - zwei der leuchtendsten Objekte im Universum -, sehen Sie viermal häufiger dazwischenliegende Galaxien vor dem Ausbruch. Zu dieser Schlussfolgerung kamen Astronomen der UC Santa Cruz, die mehr als 50.000 Quasare und eine Handvoll Gammastrahlenexplosionen untersuchten. Es sollte keine Verbindung zwischen dem Quasar oder dem Ausbruch im Hintergrund und der Anzahl der Galaxien im Vordergrund geben ... aber es gibt eine, und im Moment ist diese Beziehung ein völliges Rätsel.
Eine Untersuchung von Galaxien entlang der Sichtlinien zu Quasaren und Gammastrahlenausbrüchen - beides extrem leuchtende, entfernte Objekte - hat eine rätselhafte Inkonsistenz ergeben. Galaxien scheinen in Richtung von Gammastrahlenausbrüchen viermal häufiger zu sein als in Richtung von Quasaren.
Es wird angenommen, dass Quasare durch Anreicherung von Material auf supermassiven Schwarzen Löchern in den Zentren entfernter Galaxien angetrieben werden. Gammastrahlenausbrüche, die Todeskämpfe massereicher Sterne, sind die energischsten Explosionen im Universum. Es gibt jedoch keinen Grund zu der Annahme, dass Galaxien im Vordergrund mit diesen Hintergrundlichtquellen in Verbindung stehen.
"Das Ergebnis widerspricht unseren Grundkonzepten der Kosmologie, und wir bemühen uns, es zu erklären", sagte Jason X. Prochaska, Associate Professor für Astronomie und Astrophysik an der University of California in Santa Cruz.
Prochaska und der Doktorand Gabriel Prochter leiteten die Umfrage, bei der Daten vom Swift-Satelliten der NASA verwendet wurden, um Beobachtungen der vorübergehenden, hellen Nachleuchten von Gammastrahlen-Bursts (GRBs) mit langer Dauer zu erhalten. Sie beschrieben ihre Ergebnisse in einem Artikel, der zur Veröffentlichung in Astrophysical Journal Letters angenommen wurde. Das Papier, das seltsame kosmologische Implikationen haben könnte, war eine Quelle bedeutender Debatten unter Astronomen auf der ganzen Welt.
Die Studie basiert auf einem ziemlich einfachen Konzept. Wenn Licht von einem GRB oder einem Quasar durch eine Vordergrundgalaxie tritt, erzeugt die Absorption bestimmter Wellenlängen des Lichts durch mit der Galaxie verbundenes Gas eine charakteristische Signatur im Lichtspektrum des entfernten Objekts. Dies liefert einen Marker für das Vorhandensein einer Galaxie vor dem Objekt, selbst wenn die Galaxie selbst zu schwach ist, um direkt beobachtet zu werden.
Prochter und Prochaska analysierten in der neuen Studie 15 GRBs und fanden starke Absorptionssignaturen, die auf das Vorhandensein von Galaxien entlang 14 GRB-Sichtlinien hinweisen. Sie hatten zuvor Daten aus dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS) verwendet, um die Inzidenz von Galaxien entlang der Sichtlinien zu Quasaren zu bestimmen. Basierend auf der Quasar-Studie hätten sie nur 3,8 Galaxien anstelle der 14 Galaxien vorhergesagt, die entlang der GRB-Sichtlinien entdeckt wurden.
Die Quasaranalyse basierte auf mehr als 50.000 SDSS-Beobachtungen, sodass die Daten für Quasare statistisch viel robuster sind als die Daten für GRBs, sagte Prochaska. Dennoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ihre Ergebnisse nur ein statistischer Zufall sind, geringer als etwa einer von 10.000, sagte er.
Die Forscher untersuchten drei mögliche Erklärungen für die Inkonsistenz. Das erste ist die Verschleierung einiger Quasare durch Staub in Galaxien. Die Idee ist, dass ein Quasar, der sich hinter einer staubigen Galaxie befindet, nicht gesehen wird, was die Ergebnisse verzerren könnte. "Das Gegenargument ist, dass mit dieser riesigen Datenbank von Quasar-Beobachtungen die Wirkung von Staub gut charakterisiert wurde und minimal sein sollte", sagte Prochter.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Absorptionslinien in den GRB-Spektren von Gas stammen, das von den GRBs selbst ausgestoßen wird, und nicht von Gas in dazwischenliegenden Galaxien. Aber in fast allen Fällen, in denen Forscher einen genaueren Blick in Richtung GRB geworfen haben, haben sie tatsächlich eine Galaxie an derselben Position wie das Gas gefunden.
Die dritte Idee ist, dass die dazwischenliegende Galaxie als Gravitationslinse fungiert und die Helligkeit des Hintergrundobjekts erhöht, und dass dieser Effekt für GRBs irgendwie anders ist als für Quasare. Obwohl Prochaska sagte, er bevorzuge diese Erklärung, lassen mehrere Faktoren eine starke Linse der GRBs unwahrscheinlich erscheinen.
"Diejenigen, die mehr über Gravitationslinsen wissen als ich, sagen mir, dass dies wahrscheinlich nicht die Antwort ist", sagte Prochaska.
Das Papier, dessen Entwurf seit mehreren Wochen auf einem Internet-Server veröffentlicht wird, hat eine breite Diskussion angeregt und mindestens ein neues Papier enthält eine mögliche Erklärung. Bisher sind die Ergebnisse jedoch verwirrend.
"Viele Leute haben sich am Kopf gekratzt und die meisten hoffen, dass es weggeht", sagte Prochaska. „Die GRB-Stichprobe ist klein, daher möchten wir die Anzahl in unserer Analyse verdreifachen oder vervierfachen. Das sollte während Swifts erweiterter Mission passieren, aber es wird einige Zeit dauern. "
Zu den Autoren des Papiers gehören neben Prochaska und Prochter auch Hsiao-Wen Chen von der University of Chicago; Joshua Bloom und Ryan Foley von der UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky vom Genfer Observatorium; Sebastian Lopez von der Universität von Chile; Max Pettini von der Universität Cambridge; Andrea Dupree vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; und Puragra GuhaThakurta, Professor für Astronomie und Astrophysik an der UC Santa Cruz.
Die in dieser Studie verwendeten Daten wurden am W. M. Keck Observatorium, am Gemini Observatorium, am Very Large Telescope am Paranal Observatorium und am Magellan Observatorium erhalten. Diese Forschung wurde von der National Science Foundation und der NASA unterstützt.
Ursprüngliche Quelle: UC Santa Cruz Pressemitteilung
