Gamma-ray burst opplyser nytt mysterium i tidlige galakser

Et internasjonalt team av astronomer har brukt det korte, men strålende lyset fra en fjern gammastråle-burst som heter GRB 090323 som en sonde for å studere sammensetningen av galakser i det unge universet. Overraskende nok har de nye observasjonene - gjort med European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT) - avslørt to galakser som er rikere på tyngre kjemiske elementer enn solen vår.

De to galaksene kan være i ferd med å slå seg sammen. Slike hendelser i det tidlige universet vil drive dannelsen av mange nye stjerner og kan være utløsende faktor for gammastråle-utbrudd.

Klikk på bildet nedenfor for en utvidet visning.

Denne kunstnerens inntrykk viser to galakser i det tidlige universet. Den strålende eksplosjonen til venstre er en gammastråle. Lyset beveger seg gjennom begge galakser på vei til Jorden (utenfor rammen til høyre). Analyse av lyset har vist at disse to galaksene er bemerkelsesverdig rike på tyngre kjemiske elementer. Bildekreditt: ESO / L. Calçada

Studien ble vist 19. oktober 2011 i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Gamma-ray bursts er de lyseste eksplosjonene i universet. De blir først oppdaget av kretsende observatorier som oppdager den første korte utbruddet av gammastråler. Astronomer fokuserer øyeblikkelig med bakkebaserte teleskoper, som kan oppdage det synlige lyset og det infrarøde etterlysningen som skurene avgir i løpet av de påfølgende timer og dager.

VLT-observasjonene viser at det strålende lyset fra GRB 090323 hadde passert sin egen vertsgalakse og en annen galakse i nærheten. Disse galaksene ser ut som for omtrent 12 milliarder år siden. Slike fjerne galakser blir sjelden fanget i gjenskinnet fra en gammastråle.

Når lyset fra gammastråleutbruddet passerer gjennom de to galaksene på vei til Jorden (utenfor rammen til høyre), blir noen farger absorbert av kjølig gass i galaksen, og etterlater karakteristiske mørke linjer i spekteret. Nøye undersøkelser av disse spektraene har avslørt at disse to galaksene er bemerkelsesverdig rike på tyngre kjemiske elementer. Bildekreditt: ESO / L. Calçada

Sandra Savaglio, Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics og hovedforfatter, sa:

Da vi studerte lyset fra dette gammastråleutbruddet, visste vi ikke hva vi kunne finne. Det var en overraskelse at den kjølige gassen i disse to galaksene i det tidlige universet viste seg å ha en så uventet kjemisk sminke. Disse galaksene har tyngre elementer enn noen gang har blitt sett i en galakse så tidlig i universets utvikling. Vi forventet ikke at universet skulle være så modent, så kjemisk utviklet seg, så tidlig.

Da lys fra gammastråle-brast passerte gjennom galaksene, fungerte gassen der som et filter og absorberte noe av lyset fra gammastråle-burstet på bestemte bølgelengder. Uten gamma-ray burst, ville disse svake galaksene være usynlige. Ved å nøye analysere fortellingens fingeravtrykk fra forskjellige kjemiske elementer, var teamet i stand til å finne ut sammensetningen av den kjølige gassen i disse veldig fjerne galakene og spesielt hvor rike de var på tunge elementer.

Det forventes at galakser i det unge universet vil inneholde mindre mengder tyngre elementer enn galakser i dag, for eksempel Melkeveien. De tyngre elementene produseres i løpet av generasjoner av stjerners liv og død, og beriker gradvis gassen i galaksen. Astronomer kan bruke den kjemiske berikelsen i galakser for å indikere hvor langt de er gjennom livet.

Men de nye observasjonene avslørte overraskende at noen galakser allerede var veldig rike på tunge elementer mindre enn to milliarder år etter Big Bang.

Det nyoppdagede paret med unge galakser må danne nye stjerner i en enorm hastighet for å berike den kjølige gassen så sterkt og raskt som funnene viser. Ettersom de to galaksene ligger nær hverandre, kan de være i ferd med å slå seg sammen, noe som også vil provosere stjernedannelse når gassskyene kolliderer. De nye resultatene støtter ideen om at gammastråle-burst kan være assosiert med kraftig, massiv stjernedannelse.

Hovedpoeng: Observasjoner av GRB 090323, en gammastråle-burst som ble studert med ESOs Very Large Telescope, har avslørt at to galakser i det tidlige universet er rikere på tyngre kjemiske elementer enn solen. Resultater av studien fra et internasjonalt team vises i 19. oktober 2011, utgaven av Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Les mer på European Southern Observatory

Les mer på Niels Bohr Institute

Gamma-ray flash kom fra makulering av stjerne etter svart hull

Har vi sett et hvitt hull?

Ny kandidat for det fjerneste objektet i universet

Slående bilde av The Eyes of the kosmic Virgin