Det eldste gammastrålingsutbruddet som noen gang er oppdaget, var bare et stykke plasskrot

Galaksen GN-z11, som forskere tror kan være den lengste og eldste galaksen hver observert, lagt over et bilde fra COODS-North-undersøkelsen.

Galaksen GN-z11, som forskere tror kan være den lengste og eldste galaksen hver observert, lagt over et bilde fra COODS-North-undersøkelsen. (Bildekreditt: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University) og G. Illingworth (University of California, Santa Cruz))





Noen ganger er et blits bare et tilfelle.

Et signal som forskere først trodde var den banebrytende oppdagelsen av et gammastråleutbrudd fra den eldste kjente galaksen i universet var faktisk en refleksjon av sollys fra et brukt rakettstadium i jordens bane, har et nytt papir funnet.

Den skuffende konklusjonen kommer fra et team av polske forskere etter en diskusjon med flere team om opprinnelsen til den serendipitøse observasjonen gjort av et av de to Keck -teleskopene på Hawaii i 2017. Mens tidligere bidrag til debatten fokuserte på sannsynligheten for å se en satellitt sammenlignet med en ekstremt sjelden gammastrålebølge, klarte det polske teamet å spore det eksakte objektet som forårsaket blitsen-en brukt Breeze-M øvre etappe fra en russisk Proton-rakett.



'Vi sjekket våre beregninger mot tre andre offentlig tilgjengelige baneberegningsprogramvare,' sa Michal Michalowski, en astronom ved Adam Mickiewicz University i Polen og hovedforfatter av den nye studien, til guesswhozoo.com.

Så hva så egentlig Keck -teleskopet, og hvordan er det til og med mulig å feile det kraftigste lysglimtet i univers som finner sted milliarder av lysår unna for sollys som reflekterer et stykke plasskrot?

I slekt: Astronomer fanger opp gammelt strålende burst fra supernova



En sjanse til å se

Teamet bak den opprinnelige observasjonen, ledet av forskere fra University of Beijing i Kina, satte seg for å studere en av de eldste galakser i universet. Kjent som GN-z11 , er galaksen mer enn 13 milliarder lysår unna Jord . Det betyr at teleskoper bare kan se det slik det så ut rundt 420 millioner år etter det store smellet , da universet var veldig ungt.

Teamet brukte et nær-infrarødt spektrograf kalt MOSFIRE montert på et av Keck-teleskopene. I stedet for å ta bilder måler spektrografen lysstyrken til et himmelobjekt ved bestemte bølgelengder av lys. Teamet tok tre minutters målinger av GN-z11 da galaksen plutselig lyste opp. I løpet av de neste tre minuttene var signalet imidlertid tilbake til det normale.

Etter å ha utelukket andre muligheter, konkluderte forskerne med at den plutselige lysningen må ha vært et gammastråleoppbrudd, det sterkeste og mest energiske lysglimtet i universet som antas å være produsert av eksplosjoner av massive stjerner på slutten av livet, som astronomer kaller supernovaer. Gjennom bare noen få sekunder, overstråler gammastråler raskt alt annet i det omkringliggende kosmos. Men å spore opprinnelsen deres har så langt vært unnvikende.



Teamet publiserte sine funn i tidsskriftet Nature Astronomy i desember i fjor. Funnet virket som en stor avtale. Forskere har aldri observert en gammastråle som brister i en så gammel galakse, og å se en ville avsløre ny informasjon om det tidlige universet.

For unnvikende

Imidlertid begynte andre astronomer snart å stille spørsmål ved funnene, og to papirer publisert mandag (4. oktober) i tidsskriftet Nature Astronomy la ut hva som gikk galt.

I den ene argumenterte Charles Steinhardt, førsteamanuensis i astronomi ved Universitetet i København i Danmark, og hans kolleger at lysningen sannsynligvis var forårsaket av et objekt som kretset rundt jorden i stedet for en sjanse for å se en sjelden gammastrålesprengning. Årsaken: sannsynlighet.

-Sannsynligheten for å få en gammastråle som dette er utrolig lav, omtrent 1 av 10 milliarder, sier Steinhardt til guesswhozoo.com.

Astronomer anslår at selv om satellitter oppdager omtrent en gammastrålesprengning per dag, skjer det omtrent 500 innen samme tidsperiode. Men i de fleste tilfeller aner forskere ingen anelse om hvilke galakser disse utbruddene kom fra.

'De store gammastrålingsteleskopene vi bruker til å oppdage gammastråler, forteller deg bare at det brøt ut og ga deg den grove delen av himmelen der det skjedde,' sa Steinhardt. 'Hvis du vil vite den eksakte galaksen, må du peke et optisk teleskop på den regionen raskt nok til å fange blitsen og finne kilden. Men du har bare maksimalt 100 sekunder til å gjøre det. '

Artistinntrykk av gammastrålesprengning.

Artistinntrykk av gammastrålesprengning.(Bildekreditt: NASA)

Oddsen

Å få et gammastrålespreng i den eldste kjente galaksen under en tilfeldig avbildningskampanje virket litt for heldig. Steinhardt og hans kolleger så derfor etter andre forklaringer, inkludert å revurdere de som er utelukket av det kinesiske teamet. Forskerne trålte MOSFIRE -arkivene og fant dusinvis av lignende hendelser i andre observasjoner.

'Da vi så på signalet om lysningen, så det faktisk ikke ut som noen av de 10.000 gammastrålesprengene som ble oppdaget før,' sa Steinhardt. 'Det så mer ut som en typisk stjerne, for eksempel solen vår. Så det kan inneholde alt som reflekterer sollys. '

I originalavisen hevdet det kinesiske teamet at en refleksjon fra en satellitt ikke kunne ha forårsaket lysningen. Forskerne skrev at de sjekket mot tilgjengelig baneinformasjon om kjente satellitter og rusk og fant ikke et objekt hvis bane ville ha matchet observasjonen. Astronomene skrev også at det ville være ekstremt usannsynlig for en satellitt eller et rusk å forstyrre slike observasjoner. Men resultatene til Steinhardt og hans kolleger gir en mer gunstig sannsynlighet for at en slik hendelse oppstår - omtrent en av 1000.

'Hvis du har en sannsynlighet for å fange en satellitt som denne i en 1000 mot en i en milliard sannsynlighet for å fange et gammastrålespreng, er det tydelig 1 million ganger mer sannsynlig at du har fanget en satellitt,' sa Steinhardt.

Bilder fra optiske teleskoper stripete med stier av bane rundt satellitter har vært i søkelyset den siste tiden da astronomer etterlyser restriksjoner på satellitt -megakonstellasjoner som f.eks. SpaceX 's Starlink internettstrålende prosjekt. Utstrykene er åpenbare og kilden deres er umiskjennelig. Ved spektroskopiske målinger er det imidlertid mye mer utfordrende å plukke ut støyen.

Sporer gjerningsmannen

'Det er veldig vanskelig å skille det i spektroskopi,' sa Michalowski. 'Spektrografen tar inn lyset gjennom en veldig smal spalte. Satellitten er utenfor spalten, og så er den plutselig inne i den i et veldig kort øyeblikk, det er ingen spor som leder opp til den. '

Michalowski og teamet hans, ansporet av Steinhardts estimater, sporet den faktiske kilden til lysningen ved å søke i den offentlig tilgjengelige Space-Track-databasen over baneobjekter. Breeze-M øvre etappe som kretset rundt jorden i en svært elliptisk bane var akkurat på rett sted til rett tid, sa Michalowski

Interessant nok hadde det kinesiske teamet opprinnelig ekskludert denne rakettstadiet basert på beregninger ved bruk av den nettbaserte astronomiske kalkulatoren kalt Calsky. Men Michalowski er overbevist om at beregningene deres var feil.

'Det er vanskelig å si hvorfor den opprinnelige beregningen var forskjellig,' sa han. 'Programvaren som teamet brukte er nå nede, så det er umulig å gjengi det. Beregningene våre samsvarer med fire andre, så vi er ganske sikre på at vi har gjort det riktig. '

Relaterte historier:

-Gamma-ray bursts blir ikke sparket rundt
- Første 'foreldreløse' gammastrålespreng avslører innsikt i kraftige stjerneksplosjoner
-Merkelig gammastrålespreng i nærheten trosser forventningene

Et voksende problem innen astronomi

Oppgaven fremhever et voksende problem innen astronomi: det økende antallet satellitter og romrester i bane forstyrrer astronomiske observasjoner og utforskning av universet. En nylig studie anslår at opptil 40% av astronomiske observasjoner med bredfeltsteleskoper kan bli ødelagt etter at SpaceX har distribuert alle de nå planlagte 12 000 satellittene i stjernebildet Starlink.

Løsningen er ifølge Michalowski ikke lett. 'Det er utallige eksempler selv nå hvor satellitter krysser bilder, og det vil bare bli verre,' sa Michalowski. 'Den eneste løsningen er å observere disse satellittene og bestemme banene deres mer nøyaktig, slik at vi lager en veldig presis katalog som vil hjelpe oss med å fortelle oss om noe faktisk var en astronomisk hendelse eller en forbipasserende satellitt.'

Steinhardt var enig. 'Hvis vi hadde en god database, hvis vi visste at en satellitt eller et rusk skulle passere gjennom den delen av himmelen i det bestemte sekundet, ville vi ha stoppet observasjonene for det andre, ventet på at det skulle gå forbi , og deretter startet den neste eksponeringen, 'sa han. 'Grunnen til at det ikke skjedde, er at vi for øyeblikket ikke har den riktige databasen eller den riktige verktøykassen.'

Følg Tereza Pultarova på Twitter @TerezaPultarova. Følg oss på Twitter @Spacedotcom og på Facebook .