Støvpartikler af Mælkevejstypen opdaget i en galakse 11 milliarder lysår fra Jorden

Et internationalt forskerhold, med deltagelse fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, har fundet den samme type interstellart støv, som vi kender fra Mælkevejen i en fjern galakse 11 milliarder lysår fra Jorden. Denne type støv har vist sig at være sjælden i andre galakser, og den nye opdagelse spiller en vigtig rolle i forståelsen af, hvad der skal til for at denne særlige type interstellart støv kan dannes.

Galakser er komplekse strukturer bestående af mange individuelle dele, såsom stjerner, gas, støv og mørkt stof. Selvom støvet kun repræsenterer en lille del af den samlede mængde stof i en galakse, det spiller en stor rolle for, hvordan stjerner dannes, og hvordan lyset fra stjernerne undslipper galakserne. Støvkorn kan både absorbere og sprede lys. Støvpartikler spiller også en afgørende rolle for dannelsen af ​​planeter og dermed også for forståelsen af ​​vores egen eksistens på Jorden.

Støvet i galakser består af små kulstofkorn, silicium, jern, aluminium og andre tungere elementer. Mælkevejen har et meget højt indhold af kulstofholdigt støv, som har vist sig at være meget sjælden i andre galakser. Men nu er en lignende type støv blevet fundet hos nogle få, meget fjerne galakser, som forskere har været i stand til at undersøge ved hjælp af lys fra gammastråleudbrud. Gammastråleudbrud kommer fra massive stjerner, der eksploderer, når brændstoffet i dens kerne er opbrugt. Eksplosionen får de døende stjerner til at udsende kraftige lysudbrud, som astronomer kan bruge til at analysere, hvad galakserne består af. Specifikt, de kan måle grundstofindholdet og analysere sig frem til støvegenskabernes egenskaber ved at undersøge lyset, der slipper ud fra galakserne.

Det kulholdige støv registreres i målingerne som en "støvbule", det er, en høj værdi af støv med den nævnte sammensætning. Denne ultraviolette støvbule er nu blevet opdaget i et gammastråleudbrud, som har fået navnet GRB180325A og resultatet er netop blevet accepteret til publicering i tidsskriftet Astrofysiske tidsskriftsbreve . Hovedforfatteren er Tayyaba Zafar, som afsluttede sin ph.d. studerer på Niels Bohr Institutet i København og arbejder nu på Angle Australian Observatory i Australien. Flere andre forskere fra NBI er medforfattere til artiklen.

GRB180325A blev detekteret af Neil Gehrels Swift Observatory (NASA) den 28. marts 2018. Swift er en satellitmission, der detekterer gammastråler fra de døende stjerner. Når en sådan detektion fra satellitten rammer astronomerne, en hektisk periode begynder. Astronomerne forsøger at observere den del af himlen så hurtigt som muligt for at sikre den afgørende information, der giver dem mulighed for at studere det indre af den galakse, eksplosionen stammer fra. I dette tilfælde Kasper Heintz, der lavede sit kandidatspeciale på Niels Bohr Institutet og nu er ph.d. studerende ved Islands Universitet, var på vagt. Han aktiverede det nordiske optiske teleskop (NOT) på La Palma, hvor professor Johan Fynbo fra Niels Bohr Institutet observerede til et andet projekt. De første observationer af lyset fra gamma-stråleudbruddet blev sikret kun få minutter efter opdagelsen af ​​Swift.

Observationerne fra NOT viste, at stjernen var eksploderet i en galakse med et rødt skift på 2,25, hvilket betyder, at lyset har rejst cirka 11 milliarder lysår. Observationerne viste straks, at støvbulen, kendt fra Mælkevejen, var til stede i denne galakse. Holdet observerede derefter gammastråleudbruddet med X-shooter-spektrografen på ESO's Very Large Telescope (European Southern Observatory) på Cerro Paranal i Chile. Alt i alt, fire spektre af eftergløden fra gamma-stråleudbruddet blev sikret - alle med en tydelig detektering af støvbulen.

"Det er et smukt eksempel på, hvordan observationer i rummet og rundt om i verden kan arbejde sammen og skabe nybrud i forskningen. Værket giver også anledning til at udtrykke stor tak til Carlsbergfondet, uden hvilken dansk astronomi hverken ville have adgang til Very Large Telescope eller IKKE, siger professor Johan Fynbo.

"Vores spektre viser, at tilstedeværelsen af ​​atomart kulstof ser ud til at være et krav for støvet, der får støvbulen til at blive dannet, siger Kasper Heintz.

Støvbulen er tidligere set i observationer af fire andre gammastråleudbrud, hvoraf den sidste blev opdaget for 10 år siden.

"Yderligere observationer af denne type vil give os mulighed for at finde flere galakser med denne støvbule og dermed udføre en mere systematisk undersøgelse af ligheder og forskelle i støvsammensætning gennem universets historie og i galakser med forskellige egenskaber, " siger Dr. Tayyaba Zafar.