Guarda un quasar e uno scoppio di raggi gamma - due degli oggetti più luminosi dell'Universo - e hai 4 volte più probabilità di vedere interminabili galassie di fronte allo scoppio. Questa conclusione è stata raggiunta dagli astronomi della UC Santa Cruz, che ha studiato più di 50.000 quasar e una manciata di lampi di raggi gamma. Non dovrebbe esserci una connessione tra il quasar o lo scoppio in background e il numero di galassie in primo piano ... ma c'è, e proprio ora quella relazione è un mistero completo.
Un'indagine sulle galassie osservate lungo i mirini dei quasar e dei lampi di raggi gamma - entrambi oggetti estremamente luminosi e distanti - ha rivelato un'incoerenza sconcertante. Le galassie sembrano essere quattro volte più comuni nella direzione dei lampi di raggi gamma che nella direzione dei quasar.
Si pensa che i quasar siano alimentati dall'aumento di materiale su buchi neri supermassicci nei centri di galassie distanti. Le esplosioni di raggi gamma, i colpi della morte di stelle massicce, sono le esplosioni più energiche dell'universo. Ma non c'è motivo di aspettarsi che le galassie in primo piano abbiano alcuna associazione con queste fonti di luce di fondo.
"Il risultato contraddice i nostri concetti di base di cosmologia e stiamo lottando per spiegarlo", ha detto Jason X. Prochaska, professore associato di astronomia e astrofisica all'Università della California, Santa Cruz.
Prochaska e lo studente laureato Gabriel Prochter hanno condotto il sondaggio, che ha utilizzato i dati del satellite Swift della NASA per ottenere osservazioni sui bagliori transitori e luminosi di esplosioni di raggi gamma di lunga durata (GRB). Hanno descritto le loro scoperte in un documento accettato per la pubblicazione in Astrophysical Journal Letters. L'articolo, che potrebbe avere strane implicazioni cosmologiche, è stato una fonte di dibattito significativo tra gli astronomi di tutto il mondo.
Lo studio si basa su un concetto abbastanza semplice. Quando la luce proveniente da un GRB o un quasar passa attraverso una galassia in primo piano, l'assorbimento di alcune lunghezze d'onda della luce da parte del gas associato alla galassia crea una caratteristica firma nello spettro della luce dall'oggetto distante. Ciò fornisce un marcatore per la presenza di una galassia di fronte all'oggetto, anche se la galassia stessa è troppo debole per essere osservata direttamente.
Prochter e Prochaska hanno analizzato 15 GRB nel nuovo studio e hanno trovato forti firme di assorbimento che indicano la presenza di galassie lungo 14 linee di vista GRB. In precedenza avevano utilizzato i dati dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) per determinare l'incidenza delle galassie lungo i mirini fino ai quasar. Sulla base dello studio di Quasar, avrebbero previsto solo 3,8 galassie invece delle 14 rilevate lungo le linee di mira GRB.
L'analisi di quasar si basava su oltre 50.000 osservazioni SDSS, quindi i dati per i quasar sono statisticamente molto più robusti rispetto ai dati per i GRB, afferma Prochaska. Tuttavia, la probabilità che i loro risultati siano solo un colpo di fortuna statistica è inferiore a circa uno su 10.000, ha detto.
I ricercatori hanno esaminato tre potenziali spiegazioni per l'incoerenza. Il primo è l'oscuramento di alcuni quasar da parte della polvere nelle galassie. L'idea è che se un quasar si trova dietro una galassia polverosa non sarebbe visibile e ciò potrebbe distorcere i risultati. "L'argomento contrario è che con questo enorme database di osservazioni quasar, l'effetto della polvere è stato ben caratterizzato e dovrebbe essere minimo", ha detto Prochter.
Un'altra possibilità è che le linee di assorbimento negli spettri GRB provengano dal gas espulso dagli stessi GRB, piuttosto che dal gas nelle galassie intervenenti. Ma in quasi tutti i casi, quando i ricercatori hanno esaminato più da vicino la direzione del GRB, hanno effettivamente trovato una galassia nella stessa posizione del gas.
La terza idea è che la galassia che interviene può agire come una lente gravitazionale, migliorando la luminosità dell'oggetto di sfondo, e che questo effetto è in qualche modo diverso per i GRB che per i quasar. Sebbene Prochaska abbia affermato di preferire questa spiegazione, diversi fattori rendono improbabile un forte rilevamento dei GRB.
"Coloro che sanno di più sull'obiettivo gravitazionale di me, mi dicono che è improbabile che sia la risposta", ha detto Prochaska.
Il documento, una cui bozza è stata pubblicata su un server Internet per diverse settimane, ha stimolato una discussione diffusa e almeno un nuovo documento che propone una potenziale spiegazione. Ma finora i risultati rimangono sconcertanti.
"Molte persone si sono grattate la testa e la maggior parte spera che vada via", ha detto Prochaska. “Il campione GRB è piccolo, quindi vorremmo triplicare o quadruplicare il numero nella nostra analisi. Ciò dovrebbe accadere durante la missione estesa di Swift, ma ci vorrà del tempo ".
Oltre a Prochaska e Prochter, gli autori dell'articolo includono Hsiao-Wen Chen dell'Università di Chicago; Joshua Bloom e Ryan Foley di UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky dell'Osservatorio di Ginevra; Sebastian Lopez dell'Università del Cile; Max Pettini dell'Università di Cambridge; Andrea Dupree del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian; e Puragra Guha Thakurta, professore di astronomia e astrofisica all'UC Santa Cruz.
I dati utilizzati in questo studio sono stati ottenuti presso l'Osservatorio W. M. Keck, l'Osservatorio Gemelli, il Very Large Telescope presso l'Osservatorio Paranal e l'Osservatorio Magellano. Il supporto per questa ricerca è stato fornito dalla National Science Foundation e dalla NASA.
Fonte originale: UC Santa Cruz News Release
