Swift-satelliitin ja useiden maapohjaisten optisten teleskooppien ansiosta tähtitieteilijät oppivat lisää ns. ”Tummista” gammasäteilypurskeista, jotka ovat kirkkaita gamma- ja röntgensäteilyssä, mutta joissa näkyvää valoa on vähän tai ei ollenkaan. Nämä tummat purskeet tarjoavat myös tähtitieteilijöille oivalluksia pölyn piilottamien tähtien muodostumisalueiden löytämiseksi. "Tutkimuksemme tarjoaa vakuuttavia todisteita siitä, että suuri osa tähtiä muodostuu maailmankaikkeudessa piilossa galakseissa, jotka eivät näytä muuten pölyisiltä", kertoi UC Berkeleyn astronomian apulaisprofessori ja tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Joshua Bloom. hänen havainnot American Astronomical Society -kokouksessa Kaliforniassa.
Gammasäteilypurskaukset ovat maailmankaikkeuden suurimpia räjähdyksiä, jotka pystyvät tuottamaan niin paljon valoa, että maanpäälliset kaukoputket havaitsevat sen helposti miljardien valovuosien päässä. Tähtitieteilijät ovat kuitenkin yli vuosikymmenen ajan hämmentyneet ns. Tummien purskeiden luonteesta, jotka tuottavat gammasäteitä ja röntgensäteitä, mutta näkyvän valon vain vähän tai ei ollenkaan. Ne muodostavat noin puolet NASA: n Swift-satelliitin havaitsemista purskeista sen vuodesta 2004 lähtien.
Tutkimuksessa havaitaan, että eniten esiintyy normaaleissa galakseissa, jotka voidaan havaita suurilla, maassa sijaitsevilla optisilla teleskoopeilla.
"Yksi mahdollinen selitys tummille purskeille oli, että ne tapahtuivat niin kaukana, että heidän näkyvä valo oli täysin sammunut", Bloom sanoi. Ansiosta, että maailmankaikkeus on laajentunut ja vetykaasu paksenee sumua kasvaa kosmisilla etäisyyksillä, tähtitieteilijät eivät näe näkyvää valoa kohteista, jotka ovat enemmän kuin noin 12,9 miljardia valovuotta. Toinen mahdollisuus: Tummat purskeet räjähtivat galakseissa epätavallisen paksun määrän kanssa tähtienvälistä pölyä, joka absorboi purskeen valoa, mutta ei sen korkeamman energian säteilyä.
Ryhmä etsi yhdellä maailman suurimmista optisista teleskoopeista, 10 metrin Keck I: stä Havaijilla, tuntemattomia galakseja 14 Swiftin havaitseman tumman purskeen kohdalta. "Yhdentoista näistä purskeista löysimme heikon, normaalin galaksin", kertoi tutkimusta johtaneen UC Berkeleyn jatko-opiskelija Daniel Perley. Jos nämä galaksit sijaitsisivat äärimmäisillä etäisyyksillä, edes Keck-kaukoputki ei pystynyt näkemään niitä.
Suurin osa gammasäteilypurskeista tapahtuu, kun massiivisilla tähtiä loppuu ydinpolttoaine. Kun niiden ytimet romahtavat mustaan aukkoon tai neutronitähtiin, kaasu-suihkut - jotka eivät ole täysin ymmärrettyjä prosesseja - meistävät tähtien läpi ja räjäyttävät avaruuteen. Siellä ne lyövät tähden aikaisemmin eristämää kaasua ja lämmittävät sitä, mikä tuottaa lyhytaikaisia jälkihehkuja monilla aallonpituuksilla, mukaan lukien näkyvä valo.
Tutkimus osoittaa, että tummien murtumien on oltava samanlaisia lukuun ottamatta isäntägalaksejen pölyisiä laikkuja, jotka peittävät suurimman osan heidän jälkivalaistuksensa valosta.
Tähtitieteilijät kartoittivat 14 pursketta, joiden optinen valo oli joko odotettua vaaleampaa tai puuttui kokonaan. He havaitsivat, että melkein jokaisessa ”tummassa” gammasätepurskeessa on isäntägalaksi, joka voidaan havaita suurilla optisilla kaukoputkilla.
Tähtien muodostuminen tapahtuu tiheissä pilvissä, jotka täyttyvät nopeasti pölyllä, kun massiivisimmat tähdet nopeasti ikääntyvät ja räjähtävät, kääntäen äskettäin luodut elementit tähtienväliseen väliaineeseen siementen muodostamiseksi. Siksi tähtitieteilijät olettavat, että pölytäytetyissä galakseissa tapahtuu suuri määrä tähtiä, vaikka mittaus siitä, kuinka paljon pölyä tämä prosessi on kerännyt kaukaisimpiin galakseihin, on osoittautunut erittäin haastavaksi.
Tähdet, joiden ajateltiin räjähtävän gammasäteilyn purkautuessa, elävät nopeasti ja kuolevat nuorena. Tummat purskeet voivat edustaa tähtiä, jotka eivät koskaan ajautuneet kaukana niitä muodostavista pölyisistä pilvistä.
Gamma-säteilypurskeita on havaittu infrapuna-aallonpituuksilla jopa 13,1 miljardia valovuotta. "Jos gammasäteilypurkauksia esiintyi usein 13 miljardia vuotta sitten - alle miljardi vuotta maailmankaikkeuden muodostumisen jälkeen -, meidän pitäisi havaita niitä suuri määrä", selitti ryhmän jäsen S. Bradley Cenko, myös UC Berkeleyssä. "Emme, mikä tarkoittaa, että ensimmäiset tähdet muodostuivat vähemmän kiihkeässä tahdissa kuin jotkut mallit ehdottivat."
Astronomit päättelevät, että alle noin 7 prosenttia tummista purskeista voi tapahtua sellaisilla etäisyyksillä, ja he ehdottavat uusien galaksien radio- ja mikroaaltohavaintoja, jotta ymmärretään paremmin, kuinka heidän pölyiset alueet estävät valoa. Tuloksista on toimitettu The Astronomical Journal -lehti.
Lähde: NASA, UC Berkeley, AAS
