Hawaiʻi-teleskoper hjælper med at afdække oprindelsen af ​​castaway gamma-stråleudbrud

Et internationalt hold af astronomer har fundet ud af, at visse korte gammastråleudbrud (GRB'er) ikke opstod som skibbrudne i det store intergalaktiske rum, som de oprindeligt så ud. En dybere multi-observatorisk undersøgelse fandt i stedet, at disse tilsyneladende isolerede GRB'er faktisk fandt sted i bemærkelsesværdigt fjerne - og derfor svage - galakser op til 10 milliarder lysår væk.

Denne opdagelse antyder, at korte GRB'er, som dannes under kollisioner af neutronstjerner, kan have været mere almindelige i fortiden end forventet. Da neutronstjernefusioner danner tunge grundstoffer, inklusive guld og platin, kan universet også være blevet sået med ædelmetaller tidligere end forventet.

Undersøgelsen er blevet accepteret til offentliggørelse i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society og er tilgængelig i preprint-format på arXiv.org.

"Mange korte GRB'er findes i lyse galakser relativt tæt på os, men nogle af dem ser ikke ud til at have noget tilsvarende galaktisk hjem," sagde Brendan O'Connor, hovedforfatter af undersøgelsen og en astronom ved både University of Maryland og George Washington University. "Ved at finde ud af, hvor de korte GRB'er stammer fra, var vi i stand til at finkæmme mængder af data fra flere observatorier for at finde den svage glød fra galakser, der simpelthen var for fjerne til at blive genkendt før."

Metode

Denne kosmiske efterforskning krævede den kombinerede kraft fra nogle af de mest kraftfulde teleskoper på Jorden og i rummet, inklusive to Maunakea-observatorier i Hawaiʻi-W. M. Keck Observatory og Gemini North-teleskopet – samt Gemini South-teleskopet i Chile. De to Gemini-teleskoper omfatter International Gemini Observatory, der drives af NSF's NOIRLab. Andre observatorier involveret i denne forskning omfatter NASA/ESA Hubble Space Telescope, Lowell Discovery Telescope i Arizona, Gran Telescopio Canarias i Spanien og European Southern Observatory's Very Large Telescope i Chile.

Forskerne begyndte deres søgen ved at gennemgå data om 120 GRB'er fanget af to instrumenter ombord på NASAs Neil Gehrels Swift Observatory:Swift's Burst Alert Telescope, som signalerede, at et udbrud var blevet opdaget; og Swift's X-ray Telescope, som identificerede den generelle placering af GRB's X-ray efterglød. Yderligere efterglød-undersøgelser foretaget med Lowell-observatoriet pegede mere præcist på placeringen af ​​GRB'erne.

Efterglød-undersøgelserne fandt, at 43 af de korte GRB'er ikke var forbundet med nogen kendt galakse og optrådte i det forholdsvis tomme rum mellem galakser.

"Disse værtsløse GRB'er præsenterede et spændende mysterium, og astronomer havde foreslået to forklaringer på deres tilsyneladende isolerede eksistens," sagde O'Connor.

En hypotese var, at progenitorneutronstjernerne dannedes som et binært par inde i en fjern galakse, drev sammen ind i det intergalaktiske rum og til sidst smeltede sammen milliarder af år senere. Den anden hypotese var, at neutronstjernerne smeltede sammen mange milliarder lysår væk i deres hjemlige galakser, som nu ser ekstremt svage ud på grund af deres store afstand fra Jorden.

"Vi følte, at dette andet scenarie var det mest plausible til at forklare en stor del af værtsløse begivenheder," sagde O'Connor. "Derefter brugte vi de kraftigste teleskoper på Jorden til at indsamle dybe billeder af GRB-placeringerne og afslørede ellers usynlige galakser 8 til 10 milliarder lysår væk fra Jorden."

For at foretage disse påvisninger brugte astronomerne en række optiske og infrarøde instrumenter, herunder Keck Observatory's Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) og Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration (MOSFIRE), samt Gemini Multi-Object Spectrograph monteret på begge Gemini North og Gemini South.

Hvad er det næste

Dette resultat kan hjælpe astronomer til bedre at forstå universets kemiske udvikling. Sammensmeltende neutronstjerner udløser en kaskadende række af nukleare reaktioner, der er nødvendige for at producere tungmetaller som guld, platin og thorium. At skubbe den kosmiske tidsskala tilbage på neutronstjernefusioner betyder, at det unge univers var langt rigere på tunge grundstoffer end hidtil kendt.

"Dette skubber tidsskalaen tilbage, da universet modtog 'Midas touch' og blev frøet med de tungeste grundstoffer i det periodiske system," sagde O'Connor. + Udforsk yderligere

Astronomer afslører det korteste supernovadrevne gammastråleudbrud