Den äldsta gammastrålningsutbrott som någonsin upptäckts var bara en bit rymdskräp

Galaxen GN-z11, som forskare tror kan vara den längsta och äldsta galaxen varje observerad, överlagras på en bild från COODS-North-undersökningen.

Galaxen GN-z11, som forskare tror kan vara den längsta och äldsta galaxen varje observerad, överlagras på en bild från COODS-North-undersökningen. (Bildkredit: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University) och G. Illingworth (University of California, Santa Cruz))





Ibland är en blixt bara en lycka.

En signal som forskare först trodde var den banbrytande upptäckten av en gammastrålning från den äldsta kända galaxen i universum var i själva verket en reflektion av solljus från ett använt raketstadium i jordens bana, har ett nytt papper funnit.

Den nedslående slutsatsen kommer från ett team av polska forskare efter en diskussion med flera team om ursprunget till den serendipitösa observation som gjordes av ett av de två Keck -teleskopen på Hawaii 2017. Tidigare bidrag till debatten fokuserade på sannolikheten att se en satellit jämfört med en extremt sällsynt gammastrålning, lyckades det polska teamet spåra upp det exakta objektet som orsakade blixten-en förbrukad Breeze-M övre etapp från en rysk Proton-raket.



'Vi kontrollerade våra beräkningar mot tre andra allmänt tillgängliga program för omloppsberäkning', säger Michal Michalowski, astronom vid Adam Mickiewicz -universitetet i Polen och huvudförfattare till den nya studien, till guesswhozoo.com.

Så vad såg Keck -teleskopet exakt och hur är det ens möjligt att misstaga den mest kraftfulla ljusblixten i universum äger rum miljarder ljusår bort för solljus som reflekterar en bit rymdskräp?

Relaterad: Astronomer fångar upp en gammal gammastrålning från supernova



En chans att se

Teamet bakom den ursprungliga observationen, ledd av forskare från University of Beijing i Kina, gav sig ut för att studera en av de äldsta galaxerna i universum. Känd som GN-z11 , är galaxen mer än 13 miljarder ljusår från Jorden . Det betyder att teleskop bara kan se det som det såg ut cirka 420 miljoner år efter Big Bang , när universum var mycket ung.

Teamet använde en nära-infraröd spektrograf kallad MOSFIRE monterad på ett av Keck-teleskopen. Istället för att ta bilder mäter spektrografen ljusstyrkan för ett himmelsobjekt vid specifika våglängder av ljus. Teamet tog tre minuters mätningar av GN-z11 när galaxen plötsligt lyste upp. Inom de närmaste tre minuterna var signalen dock normal igen.

Efter att ha uteslutit andra möjligheter drog forskarna slutsatsen att den plötsliga ljusningen måste ha varit en gammastrålning, den starkaste och mest energiska ljusblixten i universum som tros kunna produceras av explosioner av massiva stjärnor i slutet av deras liv, vilket astronomer kallar supernovor. Gammastrålningsutbrott som bara varar några sekunder strålar över allt annat i det omgivande kosmos. Men att spåra deras ursprung har hittills varit svårfångat.



Laget publicerade sina fynd i tidskriften Nature Astronomy i december förra året. Upptäckten verkade vara en stor grej. Forskare har aldrig observerat en gammastrålning som brister i en så gammal galax, och att se en skulle avslöja ny information om det tidiga universum.

För svårfångat

Men andra astronomer började snart ifrågasätta resultaten, och två papper publicerad måndag (4 oktober) i tidskriften Nature Astronomy redogjorde för vad som gick fel.

I en, Charles Steinhardt, docent i astronomi vid Köpenhamns universitet i Danmark, och hans kollegor hävdade att ljusningen troligen orsakades av ett objekt som kretsar kring jorden snarare än en slumpmässig syn på en sällsynt gammastrålning. Anledningen: sannolikhet.

-Sannolikheten för att fånga en gammastrålning så här är otroligt låg, ungefär 1 av 10 miljarder, säger Steinhardt till guesswhozoo.com.

Astronomer uppskattar att även om satelliter upptäcker ungefär en gammastrålning per dag, sker ungefär 500 inom samma tidsperiod. Men i de flesta fall har forskare ingen aning om vilken galax som dessa utbrott kom från.

'De stora gammastrålteleskopen som vi använder för att upptäcka gammastrålar berättar bara att en bristning gick av och ger dig den grova delen av himlen där det hände,' sa Steinhardt. 'Om du vill veta den exakta galaxen, måste du rikta ett optiskt teleskop mot den regionen tillräckligt snabbt för att fånga blixt och hitta dess källa. Men du har bara max 100 sekunder på dig att göra det. '

Artistintryck av gammastrålning.

Artistintryck av gammastrålning.(Bildkredit: NASA)

Oddsen

Att fånga en gammastrålning i den äldsta kända galaxen under en slumpmässig bildkampanj verkade lite för tur. Steinhardt och hans kollegor letade därför efter andra förklaringar, inklusive att ompröva dem som utesluts av det kinesiska laget. Forskarna trålade MOSFIRE -arkiven och hittade dussintals liknande händelser i andra observationer.

'När vi tittade på signalen om ljusare, såg det faktiskt inte ut som någon av de 10 000 gammastrålningsutbrott som upptäcktes tidigare,' sa Steinhardt. ”Det såg mer ut som en typisk stjärna, till exempel vår sol. Så det kan inkludera allt som reflekterar solljus. '

I originalpappret hävdade det kinesiska teamet att en reflektion från en satellit inte kunde ha orsakat ljusningen. Forskarna skrev att de kontrollerade mot tillgänglig orbitalinformation om kända satelliter och skräp och inte hittade ett föremål vars bana skulle ha matchat observationen. Astronomerna skrev också att det skulle vara extremt osannolikt för en satellit eller ett skräp att störa sådana observationer. Men resultaten från Steinhardt och hans kollegor ger en mer gynnsam sannolikhet för att en sådan incident inträffar - ungefär en av 1000.

'Om du har en sannolikhet att fånga en satellit som den här på 1000 mot en på en miljard sannolikhet att fånga en gammastrålning, är det klart 1 miljon gånger mer sannolikt att du har fångat en satellit,' sa Steinhardt.

Bilder från optiska teleskop randig med spår av kretsande satelliter har varit i rampljuset nyligen då astronomer efterlyser begränsningar av satellit -megakonstellationer som t.ex. SpaceX 's Starlink internet-strålande projekt. Utstrykningen är uppenbar och deras källa omisskännlig. Vid spektroskopiska mätningar är det dock mycket mer utmanande att plocka ut bullret.

Spårar upp den skyldige

'Det är mycket svårt att skilja det i spektroskopi,' sade Michalowski. 'Spektrografen tar in ljuset genom en mycket smal slits. Satelliten är utanför slitsen och sedan är den plötsligt inne i den under ett mycket kort ögonblick, det finns inget spår som leder fram till den. '

Michalowski och hans team, sporrat av Steinhardts uppskattningar, spårade upp den faktiska källan till ljusningen genom att söka i den allmänt tillgängliga Space-Track-databasen för kretsande objekt. Breeze-M övre scenen som cirklar jorden i en mycket elliptisk bana var exakt på rätt plats vid rätt tidpunkt, sade Michalowski

Intressant nog hade det kinesiska teamet ursprungligen uteslutit detta raketstadium baserat på beräkningar med hjälp av den webbaserade astronomiska räknaren Calsky. Men Michalowski är övertygad om att deras beräkningar var felaktiga.

'Det är svårt att säga varför den ursprungliga beräkningen skiljde sig,' sa han. 'Programvaran som teamet använde är nu nere så det är omöjligt att reproducera det. Våra beräkningar matchar fyra andra så vi är ganska säkra på att vi fick rätt. '

Relaterade berättelser:

-Gamma-ray bursts blir inte sparkade runt
- Första ”föräldralösa” gammastrålningsutbrott avslöjar insikt i kraftfulla stjärnexplosioner
-Konstig gammastrålning i närheten trotsar förväntningarna

Ett växande problem inom astronomi

Konflikten belyser ett växande problem inom astronomi: det ökande antalet satelliter och rymdskräpobjekt i omloppsbana stör astronomiska observationer och utforskning av universum. En ny studie uppskattade att upp till 40% av astronomiska observationer med bredfältsteleskop kan förstöras efter att SpaceX har använt alla de för närvarande planerade 12 000 satelliterna i sin Starlink-konstellation.

Lösningen, enligt Michalowski, är inte lätt. - Det finns otaliga exempel även nu där satelliter korsar bilder, och det kommer bara att bli värre, säger Michalowski. 'Den enda lösningen är att observera dessa satelliter och bestämma deras banor mer exakt så att vi skapar en mycket exakt katalog som hjälper oss att berätta om något faktiskt var en astronomisk händelse eller en förbigående satellit.'

Steinhardt höll med. 'Om vi ​​hade en bra databas, om vi visste att en satellit eller ett skräp skulle passera genom den delen av himlen i just den sekunden, hade vi stoppat observationerna för den andra, väntat på att den skulle passera , och började sedan nästa exponering, säger han. 'Anledningen till att det inte hände är att vi just nu inte har rätt databas eller rätt verktygssats.'

Följ Tereza Pultarova på Twitter @TerezaPultarova. Följ oss på Twitter @Spacedotcom och igen Facebook .