Een internationaal team van astronomen heeft ontdekt dat bepaalde korte gammaflitsen (GRB's) niet als schipbreukelingen zijn ontstaan ​​in de uitgestrektheid van de intergalactische ruimte zoals ze aanvankelijk verschenen. Een diepere multi-observatoriumstudie wees in plaats daarvan uit dat deze schijnbaar geïsoleerde GRB's daadwerkelijk voorkwamen in opmerkelijk verre - en daarom zwakke - sterrenstelsels tot op 10 miljard lichtjaar afstand.

Deze ontdekking suggereert dat korte GRB's, die zich vormen tijdens de botsingen van neutronensterren, in het verleden mogelijk vaker voorkwamen dan verwacht. Omdat fusies van neutronensterren zware elementen vormen, waaronder goud en platina, is het universum mogelijk ook eerder dan verwacht met edele metalen bezaaid.

De studie is geaccepteerd voor publicatie in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en is beschikbaar in preprint-formaat op arXiv.org.

"Veel korte GRB's worden gevonden in heldere sterrenstelsels die relatief dicht bij ons staan, maar sommige lijken geen corresponderend galactisch huis te hebben", zegt Brendan O'Connor, hoofdauteur van de studie en een astronoom aan zowel de Universiteit van Maryland als de George Universiteit van Washington. "Door te lokaliseren waar de korte GRB's vandaan komen, konden we door een schat aan gegevens van meerdere observatoria kammen om de vage gloed te vinden van sterrenstelsels die gewoon te ver weg waren om eerder te worden herkend."

Methodologie

Deze kosmische speurtocht vereiste de gecombineerde kracht van enkele van de krachtigste telescopen op aarde en in de ruimte, waaronder twee Maunakea-observatoria in Hawai'i-W. M. Keck Observatory en Gemini North-telescoop, evenals de Gemini South-telescoop in Chili. De twee Gemini-telescopen vormen het International Gemini Observatory, dat wordt geëxploiteerd door NOIRLab van NSF. Andere observatoria die bij dit onderzoek betrokken zijn, zijn de NASA/ESA Hubble Space Telescope, de Lowell Discovery Telescope in Arizona, Gran Telescopio Canarias in Spanje en de Very Large Telescope van de European Southern Observatory in Chili.

De onderzoekers begonnen hun zoektocht door gegevens te bekijken over 120 GRB's die zijn vastgelegd door twee instrumenten aan boord van NASA's Neil Gehrels Swift Observatory:Swift's Burst Alert Telescope, die aangaf dat er een burst was gedetecteerd; en Swift's röntgentelescoop, die de algemene locatie van de röntgenstraling van de GRB identificeerde. Aanvullende nagloeistudies die zijn uitgevoerd met het Lowell Observatory, hebben de locatie van de GRB's nauwkeuriger bepaald.

Uit de nagloeistudies bleek dat 43 van de korte GRB's niet geassocieerd waren met een bekend sterrenstelsel en verschenen in de relatief lege ruimte tussen sterrenstelsels.

"Deze gastheerloze GRB's presenteerden een intrigerend mysterie en astronomen hadden twee verklaringen voorgesteld voor hun schijnbaar geïsoleerde bestaan", zei O'Connor.

Een hypothese was dat de voorloper-neutronensterren zich vormden als een binair paar in een ver sterrenstelsel, samen dreven naar de intergalactische ruimte en uiteindelijk miljarden jaren later samensmolten. De andere hypothese was dat de neutronensterren op vele miljarden lichtjaren afstand samensmolten in hun eigen sterrenstelsels, die nu extreem zwak lijken vanwege hun enorme afstand tot de aarde.

"We waren van mening dat dit tweede scenario het meest plausibel was om een ​​groot deel van de hostless-evenementen te verklaren", zei O'Connor. "Vervolgens hebben we de krachtigste telescopen op aarde gebruikt om diepe beelden van de GRB-locaties te verzamelen en anderszins onzichtbare sterrenstelsels op 8 tot 10 miljard lichtjaar afstand van de aarde bloot te leggen."

Om deze detecties uit te voeren, gebruikten de astronomen een verscheidenheid aan optische en infraroodinstrumenten, waaronder Keck Observatory's Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) en Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration (MOSFIRE), evenals de Gemini Multi-Object Spectrograph gemonteerd op beide Gemini Noord en Gemini Zuid.

Wat nu

Dit resultaat zou astronomen kunnen helpen de chemische evolutie van het universum beter te begrijpen. Samensmeltende neutronensterren veroorzaken een cascadereeks van kernreacties die nodig zijn om zware metalen te produceren, zoals goud, platina en thorium. Door de kosmische tijdschaal op fusies van neutronensterren terug te dringen, was het jonge universum veel rijker aan zware elementen dan voorheen bekend was.

"Dit duwt de tijdschaal terug naar toen het universum de 'Midas-touch' ontving en bezaaid werd met de zwaarste elementen op het periodiek systeem," zei O'Connor. + Verder verkennen

Astronomen ontdekken kortste supernova-aangedreven gammastraaluitbarsting