Observe um quasar e uma explosão de raios gama - dois dos objetos mais luminosos do Universo - e você tem 4 vezes mais chances de ver galáxias intervenientes na frente da explosão. Esta conclusão foi alcançada por astrônomos da UC Santa Cruz, que estudaram mais de 50.000 quasares e um punhado de explosões de raios gama. Não deveria haver uma conexão entre o quasar ou a explosão em segundo plano e o número de galáxias em primeiro plano ... mas existe, e agora, esse relacionamento é um completo mistério.
Uma pesquisa das galáxias observadas ao longo das linhas de visão para quasares e explosões de raios gama - objetos extremamente luminosos e distantes - revelou uma inconsistência intrigante. As galáxias parecem ser quatro vezes mais comuns na direção das explosões de raios gama do que na direção dos quasares.
Pensa-se que os quasares sejam alimentados pela acumulação de material em buracos negros supermassivos nos centros de galáxias distantes. Explosões de raios gama, as agonias da morte de estrelas massivas, são as explosões mais enérgicas do universo. Mas não há razão para esperar que as galáxias em primeiro plano tenham qualquer associação com essas fontes de luz de fundo.
"O resultado contradiz nossos conceitos básicos de cosmologia, e estamos lutando para explicá-lo", disse Jason X. Prochaska, professor associado de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.
Prochaska e o estudante de graduação Gabriel Prochter lideraram a pesquisa, que usou dados do satélite Swift da NASA para obter observações dos efeitos luminosos transitórios e brilhantes das explosões de raios gama (GRBs) de longa duração. Eles descreveram suas descobertas em um artigo aceito para publicação no Astrophysical Journal Letters. O artigo, que pode ter implicações cosmológicas estranhas, tem sido uma fonte de debate significativo entre os astrônomos em todo o mundo.
O estudo é baseado em um conceito bastante direto. Quando a luz de um GRB ou de um quasar passa por uma galáxia em primeiro plano, a absorção de certos comprimentos de onda da luz pelo gás associado à galáxia cria uma assinatura característica no espectro da luz do objeto distante. Isso fornece um marcador para a presença de uma galáxia na frente do objeto, mesmo que a própria galáxia seja muito fraca para ser observada diretamente.
Prochter e Prochaska analisaram 15 GRBs no novo estudo e encontraram fortes assinaturas de absorção indicando a presença de galáxias ao longo de 14 linhas de visão de GRB. Eles já haviam usado dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para determinar a incidência de galáxias ao longo das linhas de visão até os quasares. Com base no estudo do quasar, eles teriam previsto apenas 3,8 galáxias em vez das 14 detectadas ao longo das linhas de observação da GRB.
A análise do quasar foi baseada em mais de 50.000 observações do SDSS; portanto, os dados para quasares são muito mais robustos estatisticamente do que os dados para GRBs, disse Prochaska. No entanto, a probabilidade de que seus resultados sejam apenas um acaso estatístico é menor que cerca de um em 10.000, disse ele.
Os pesquisadores examinaram três possíveis explicações para a inconsistência. O primeiro é o obscurecimento de alguns quasares por poeira nas galáxias. A idéia é que, se um quasar estiver atrás de uma galáxia empoeirada, não seria visto, e isso poderia distorcer os resultados. "O contra-argumento é que, com esse enorme banco de dados de observações do quasar, o efeito da poeira foi bem caracterizado e deve ser mínimo", disse Prochter.
Outra possibilidade é que as linhas de absorção nos espectros de GRB sejam de gás ejetado pelos próprios GRBs, e não de gás em galáxias intervenientes. Mas em quase todos os casos, quando os pesquisadores observaram mais atentamente a direção do GRB, eles de fato encontraram uma galáxia na mesma posição que o gás.
A terceira idéia é que a galáxia intermediária possa atuar como uma lente gravitacional, aumentando o brilho do objeto de fundo e que esse efeito é de alguma forma diferente para GRBs e para quasares. Embora Prochaska tenha dito que prefere essa explicação, vários fatores fazem com que as lentes dos GRBs pareçam improváveis.
"Quem sabe mais sobre lentes gravitacionais do que eu me diz que é improvável que seja a resposta", disse Prochaska.
O documento, cujo rascunho foi publicado em um servidor da Internet por várias semanas, estimulou uma ampla discussão e pelo menos um novo artigo propondo uma possível explicação. Mas até agora as descobertas permanecem desconcertantes.
"Muitas pessoas estão coçando a cabeça, e a maioria espera que isso desapareça", disse Prochaska. “A amostra de GRB é pequena, então gostaríamos de triplicar ou quadruplicar o número em nossa análise. Isso deve acontecer durante a missão estendida de Swift, mas levará tempo. "
Além de Prochaska e Prochter, os autores do artigo incluem Hsiao-Wen Chen, da Universidade de Chicago; Joshua Bloom e Ryan Foley, da UC Berkeley; Miroslava Dessauges-Zavadsky, do Observatório de Genebra; Sebastian Lopez, da Universidade do Chile; Max Pettini, da Universidade de Cambridge; Andrea Dupree, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; e Puragra GuhaThakurta, professor de astronomia e astrofísica na UC Santa Cruz.
Os dados utilizados neste estudo foram obtidos no Observatório W. M. Keck, no Observatório Gemini, no Very Large Telescope no Observatório Paranal e no Magellan Observatory. O suporte para esta pesquisa foi fornecido pela National Science Foundation e pela NASA.
Fonte original: Comunicado de imprensa da UC Santa Cruz
