Studier af gammaglimtet 090223 som var lyset fra en stjernekollision for 12 mia. år siden forbløffede astronomerne. For strålen fra GRB090223 har lyst direkte gennem en foranliggende galakse, som astronomerne dermed har fået et væld af informationer om

Et internationalt hold af astronomer har brugt det kortvarige, men strålende lys fra et fjernt gammaglimt til at studere sammensætningen af meget fjerne galakser. De nye observationer, der er blevet lavet med ESO’s Very Large Telescope (VLT), har afsløret to galakser i det tidlige Univers, som overraskende nok indeholder flere tungere grundstoffer end Solen. De to galakser er muligvis i gang med at smelte sammen. Sådanne begivenheder i det tidlige Univers har været drivkraft for dannelsen af mange nye stjerner og måske den udløsende faktor for gammaglimt.

Gammaglimt er de mest lysstærke eksplosioner i Universet. De bliver først set af satellitter i rummet, der observerer det indledende korte udbrud af gammastråler. Når deres positioner er blevet fastlagt, bliver de omgående studeret med store jordbaserede teleskoper, der kan registrere eftergløden i synligt og infrarødt lys, som gammaglimtene udsender i de efterfølgende timer og dage. Et af disse udbrud, kaldet GRB 090323, blev første gang opdaget af NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope. Meget kort tid efter blev udbruddet fanget af røntgen-detektoren på NASA’s Swift-satellit og af GROND-systemet på MPG/ESO 2,2m teleskopet i Chile. Herefter blev det studeret i stor detalje ved hjælp af ESO’s Very Large Telescope (VLT) blot en dag efter eksplosionen.

Observationerne med VLT viser, at det strålende lys fra gammaglimtet er passeret gennem sin egen værtsgalakse og en anden galakse nær ved. Disse galakser ses, som de så ud for omtrent 12 milliarder år siden. Sådanne fjerne galakser bliver meget sjældent fanget i lysskæret fra et gammaglimt.

”Da vi undersøgte lyset fra dette gammaglimt vidste vi ikke, hvad vi ville finde. Det var en overraskelse, at den kolde gas i disse to galakser i det tidlige Univers har vist sig at have en uventet kemisk sammensætning,” forklarer Sandra Savaglio (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland), der er hovedforfatter af artiklen om de nye resultater. ”Disse galakser har flere tunge grundstoffer end det nogensinde før er blevet set i en galakse så tidligt i Universets udvikling. Vi forventede ikke, at Universet ville være så modent, så kemisk veludviklet, på et så tidligt tidspunkt.”

Da lyset fra gammaglimtet passerede gennem galakserne, opførte gassen sig som et filter og absorberede noget af lyset fra gammaglimtet ved bestemte bølgelængder. Uden gammaglimtet ville disse lysstærke galakser være usynlige. Ved omhyggeligt at analysere de afslørende fingeraftryk fra forskellige grundstoffer har holdet været i stand til at finde sammensætningen af den kolde gas i disse meget fjerne galakser og bestemme, hvor rige de er på tunge grundstoffer.

Det forventes, at galakser i det unge Univers vil indeholde mindre mængder af tungere grundstoffer end nutidige galakser som eksempelvis Mælkevejen. De tungere grundstoffer er nemlig blevet produceret i forbindelse med flere generationer af stjerners liv og død, der gradvist har beriget gassen i galakserne. Astronomer kan bruge den kemiske berigelse i galakserne til at sige, hvor langt de er i deres livsforløb. Men de nye observationer viser overraskende nok, at nogle galakser allerede var meget rige på tunge grundstoffer mindre end to milliarder år efter big bang. Noget, der indtil for nylig var utænkeligt.

Det nyligt opdagede unge galaksepar må danne nye stjerner meget hurtigt, når de kan berige den kolde gas så kraftigt og hurtigt. Eftersom de to galakser er tæt på hinanden, kan de være i færd med at smelte sammen, og det kan starte stjernedannelse, når gasskyerne støder sammen. De nye resultater støtter også tanken om, at gammaglimt kan have forbindelse med voldsom dannelse af tunge stjerner.

Energisk stjernedannelse i galakser som disse er måske ophørt tidligt i Universets historie. 12 milliarder år senere, i nutiden, vil resterne af sådanne galakser indeholde et stort antal stjernerester som eksempelvis sorte huller og kølige dværgstjerner. Resultatet er  ”døde galakser”, der er svære at opdage, da de kun er svage skygger af, hvordan de så ud i deres lysstærke ungdom. Det vil være en udfordring at finde sådanne ”galakselig” i nutiden.

”Vi var heldige at observere GRB 090323, mens det stadig var tilstrækkeligt lysklart, så det var muligt at lave bemærkelsesværdigt detaljerede observationer med VLT. Gammaglimt er kun lysstærke i et meget kort tidsrum, og derfor er det svært at indsamle data af høj kvalitet. Vi håber at kunne observere disse galakser igen i fremtiden, når vi har mere følsomme instrumenter. De vil være et perfekt mål for E-ELT,” afslutter Savaglio.

Kilder: Max Planck Institut. Niels Bohr Instituttet og ESO