Mire un quásar y una explosión de rayos gamma, dos de los objetos más luminosos del Universo, y tiene 4 veces más probabilidades de ver galaxias intermedias frente a la explosión. Los astrónomos de la UC Santa Cruz llegaron a esta conclusión, quienes estudiaron más de 50,000 cuásares y un puñado de explosiones de rayos gamma. No debería haber una conexión entre el quásar o la explosión en el fondo, y el número de galaxias en primer plano ... pero la hay, y en este momento esa relación es un completo misterio.
Un estudio de las galaxias observadas a lo largo de las líneas de visión de los quásares y los estallidos de rayos gamma, ambos objetos extremadamente luminosos y distantes, ha revelado una inconsistencia desconcertante. Las galaxias parecen ser cuatro veces más comunes en la dirección de los estallidos de rayos gamma que en la dirección de los quásares.
Se cree que los cuásares son impulsados por la acumulación de material en agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias distantes. Las explosiones de rayos gamma, la agonía de las estrellas masivas, son las explosiones más enérgicas del universo. Pero no hay razón para esperar que las galaxias en primer plano tengan alguna asociación con estas fuentes de luz de fondo.
"El resultado contradice nuestros conceptos básicos de cosmología, y estamos luchando por explicarlo", dijo Jason X. Prochaska, profesor asociado de astronomía y astrofísica en la Universidad de California, Santa Cruz.
Prochaska y el estudiante graduado Gabriel Prochter lideraron la encuesta, que utilizó datos del satélite Swift de la NASA para obtener observaciones de los resplandores transitorios y brillantes de las explosiones de rayos gamma (GRB) de larga duración. Describieron sus hallazgos en un artículo aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters. El documento, que podría tener implicaciones cosmológicas extrañas, ha sido una fuente de debate significativo entre los astrónomos de todo el mundo.
El estudio se basa en un concepto bastante sencillo. Cuando la luz de un GRB o un cuásar pasa a través de una galaxia en primer plano, la absorción de ciertas longitudes de onda de luz por el gas asociado con la galaxia crea una firma característica en el espectro de luz del objeto distante. Esto proporciona un marcador de la presencia de una galaxia frente al objeto, incluso si la galaxia misma es demasiado débil para observarla directamente.
Prochter y Prochaska analizaron 15 GRB en el nuevo estudio y encontraron firmas de fuerte absorción que indican la presencia de galaxias a lo largo de 14 líneas de visión de GRB. Previamente habían utilizado datos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para determinar la incidencia de galaxias a lo largo de las líneas de visión a los quásares. Según el estudio del cuásar, habrían predicho solo 3.8 galaxias en lugar de las 14 detectadas a lo largo de las líneas de visión de GRB.
El análisis del cuásar se basó en más de 50,000 observaciones SDSS, por lo que los datos de los quásares son mucho más sólidos estadísticamente que los datos de los GRB, dijo Prochaska. Sin embargo, la probabilidad de que sus resultados sean solo una casualidad estadística es menor a aproximadamente uno de cada 10,000, dijo.
Los investigadores examinaron tres posibles explicaciones para la inconsistencia. El primero es el oscurecimiento de algunos quásares por el polvo en las galaxias. La idea es que si un cuásar está detrás de una galaxia polvorienta no se vería, y esto podría sesgar los resultados. "El argumento contrario es que con esta enorme base de datos de observaciones de cuásares, el efecto del polvo se ha caracterizado bien y debería ser mínimo", dijo Prochter.
Otra posibilidad es que las líneas de absorción en los espectros de GRB sean del gas expulsado por los propios GRB, en lugar del gas en las galaxias intermedias. Pero en casi todos los casos, cuando los investigadores han examinado más de cerca la dirección del GRB, de hecho han encontrado una galaxia en la misma posición que el gas.
La tercera idea es que la galaxia que interviene puede actuar como una lente gravitacional, mejorando el brillo del objeto de fondo, y que este efecto es de alguna manera diferente para los GRB que para los quásares. Aunque Prochaska dijo que prefiere esta explicación, varios factores hacen que sea poco probable una lente sólida de los GRB.
"Los que saben más sobre lentes gravitacionales que yo me dicen que es poco probable que sea la respuesta", dijo Prochaska.
El documento, cuyo borrador ha sido publicado en un servidor de Internet durante varias semanas, ha estimulado una discusión generalizada y al menos un nuevo documento que propone una posible explicación. Pero hasta ahora los hallazgos siguen siendo desconcertantes.
"Mucha gente se ha estado rascando la cabeza y la mayoría espera que desaparezca", dijo Prochaska. “La muestra de GRB es pequeña, por lo que nos gustaría triplicar o cuadruplicar el número en nuestro análisis. Eso debería suceder durante la misión extendida de Swift, pero llevará tiempo ".
Además de Prochaska y Prochter, los autores del artículo incluyen a Hsiao-Wen Chen de la Universidad de Chicago; Joshua Bloom y Ryan Foley de UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky del Observatorio de Ginebra; Sebastián López de la Universidad de Chile; Max Pettini de la Universidad de Cambridge; Andrea Dupree del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica; y Puragra GuhaThakurta, profesor de astronomía y astrofísica en la UC Santa Cruz.
Los datos utilizados en este estudio se obtuvieron en el Observatorio W. M. Keck, el Observatorio Gemini, el Very Large Telescope en el Observatorio Paranal y el Observatorio Magellan. El apoyo para esta investigación fue proporcionado por la National Science Foundation y la NASA.
Fuente original: Comunicado de prensa de UC Santa Cruz
