Den här bilden som tagits av Gemini North-teleskopet på Maunakea i Hawaii avslöjar det tidigare okända galaktiska hemmet för gammastrålningsskuren identifierad som GRB 151229A. Astronomer beräknar att denna explosion, som ligger i riktning mot stjärnbilden Stenbocken, inträffade för ungefär 9 miljarder år sedan. Kredit:International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
Ett internationellt team av astronomer har funnit att vissa korta gammastrålningskurar (GRB) inte har sitt ursprung som kastbromsar i det stora intergalaktiska rymden som de först såg ut. En djupare multiobservatorisk studie fann istället att dessa till synes isolerade GRB faktiskt förekom i anmärkningsvärt avlägsna – och därför svaga – galaxer upp till 10 miljarder ljusår bort.
Denna upptäckt tyder på att korta GRB, som bildas under kollisioner av neutronstjärnor, kan ha varit vanligare tidigare än väntat. Eftersom sammanslagningar av neutronstjärnor skapar tunga grundämnen, inklusive guld och platina, kan universum också ha besötts med ädelmetaller tidigare än väntat.
Studien har godkänts för publicering i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society och är tillgänglig i förtrycksformat på arXiv.org.
"Många korta GRB:er finns i ljusa galaxer relativt nära oss, men vissa av dem verkar inte ha något motsvarande galaktiskt hem", säger Brendan O'Connor, huvudförfattare till studien och en astronom vid både University of Maryland och George Washington University. "Genom att peka ut var de korta GRB:erna kommer från, kunde vi kamma igenom mängder av data från flera observatorier för att hitta den svaga glöden från galaxer som helt enkelt var för långt borta för att kunna kännas igen tidigare."
Metodik
Denna kosmiska undersökning krävde den kombinerade kraften från några av de mest kraftfulla teleskopen på jorden och i rymden, inklusive två Maunakea-observatorier i Hawaiʻi-W. M. Keck Observatory och Gemini North-teleskopet – samt Gemini South-teleskopet i Chile. De två Gemini-teleskopen utgörs av International Gemini Observatory, som drivs av NSF:s NOIRLab. Andra observatorier som är involverade i denna forskning inkluderar NASA/ESA rymdteleskopet Hubble, Lowell Discovery Telescope i Arizona, Gran Telescopio Canarias i Spanien och European Southern Observatory's Very Large Telescope i Chile.
Forskarna började sitt sökande med att granska data om 120 GRB:er som fångats av två instrument ombord på NASA:s Neil Gehrels Swift Observatory:Swift's Burst Alert Telescope, som signalerade att en explosion hade upptäckts; och Swifts röntgenteleskop, som identifierade den allmänna platsen för GRB:s röntgenefterglöd. Ytterligare efterglödsstudier gjorda med Lowell-observatoriet visade mer exakt platsen för GRB:erna.
Efterglödsstudierna fann att 43 av de korta GRB:erna inte var associerade med någon känd galax och dök upp i det relativt tomma utrymmet mellan galaxer.
"Dessa värdlösa GRB presenterade ett spännande mysterium och astronomer hade föreslagit två förklaringar till deras till synes isolerade existens", sa O'Connor.
En hypotes var att progenitor-neutronstjärnorna bildades som ett binärt par inuti en avlägsen galax, drev tillsammans in i det intergalaktiska rymden och så småningom slogs samman miljarder år senare. Den andra hypotesen var att neutronstjärnorna smälte samman många miljarder ljusår bort i sina hemgalaxer, som nu verkar extremt svaga på grund av deras stora avstånd från jorden.
"Vi ansåg att det här andra scenariot var det mest rimliga för att förklara en stor del av värdlösa händelser", sa O'Connor. "Vi använde sedan de mest kraftfulla teleskopen på jorden för att samla in djupa bilder av GRB-platserna och avslöjade annars osynliga galaxer 8 till 10 miljarder ljusår bort från jorden."
För att göra dessa upptäckter använde astronomerna en mängd olika optiska och infraröda instrument, inklusive Keck Observatory's Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) och Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration (MOSFIRE), samt Gemini Multi-Object Spectrograph monterad på båda Tvillingarna norr och Tvillingarna södra.
Vad är härnäst
Detta resultat kan hjälpa astronomer att bättre förstå universums kemiska utveckling. Sammanslagna neutronstjärnor utlöser en kaskadserie av kärnreaktioner som är nödvändiga för att producera tungmetaller, som guld, platina och torium. Att skjuta tillbaka den kosmiska tidsskalan för sammanslagningar av neutronstjärnor betyder att det unga universum var mycket rikare på tunga grundämnen än tidigare känt.
"Detta skjuter tillbaka tidsskalan när universum fick "Midas touch" och blev sådd med de tyngsta elementen i det periodiska systemet," sa O'Connor. + Utforska vidare
