8. oktober 2021

Rekordfjern eksplosion viser sig nok blot at være et stykke rumskrot

Astrofysik:

Et indblik i, hvordan videnskaben indimellem fungerer: Selv med de mest omhyggelige foranstaltninger, truffet for at sikre gyldigheden af et videnskabeligt resultat, slipper vi ikke for, at de indimellem viser sig at være forkerte eller unøjagtige. Det betyder ikke nødvendigvis, at arbejdet er formålsløst — tværtimod kan det føre til interessante diskussioner i det videnskabelige samfund. Et eksempel på dette ses i tre relaterede artikler, der i denne uge blev offentliggjort i Nature, Matters Arising.

Kunstners indtryk af vragrester fra gamle rumfartøjer og nedlagte satellitter.
Kunstners indtryk af vragrester fra gamle rumfartøjer og nedlagte satellitter, der kredser om Jorden. Astronomer fra Cosmic Dawn Center mener, at et sådant stykke, og ikke en astrofysisk eksplosion, var ansvarlig for et nylig rapporteret glimt af ultraviolet lys (kredit: iStock/janiecbros).

"Ekstraordinære påstande kræver ekstraordinært bevis", lyder et velkendt citat fra den amerikanske astronom og videnskabsformidler, Carl Sagan, og dét fik Charles Steinhardt, lektor ved Cosmic Dawn Center (Niels Bohr Institutet og DTU Space) til at sætte spørgsmålstegn ved en ekstraordinær påstand, fremført at en gruppe astronomer sidste år, ledet af Linhua Jiang ved Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Kina.

Påstanden var den, at et observeret ultraviolet lysglimt skyldtes den mest energiske eksplosion i Universet — et såkaldt gammaglimt, som markerede afslutningen på en stjernes liv.

Glalaksen GN-z11 (kredit: NASA/ESA/P. Oesch).
Glalaksen GN-z11 (kredit: NASA/ESA/P. Oesch).

Selvom gammaglimt ses jævnligt, er det trods alt et ret sjældent fænomen i en givet galakse. Og i dette tilfælde er den pågældende galakse ikke bare en hvilken som helst galakse, men den fjernest kendte galakse, GN-z11, som ligger i en afstand på 32 milliarder lysår og ses på et tidspunkt, da Universet var 400 millioner år gammelt, blot 3% af dens nuværende alder.

Faktisk beregnede Jiang og hans kolleger — baseret på stjernedannelseshastigheden i GN-z11 og kendte statistik over gammaglimt — at sandsynligheden for, at der skulle forekomme ét i GN-z11, er 1 til ti milliarder.

Væsentlige konsekvenser for vores forståelse af stjernedannelse

Mens de anerkendte de meget lave odds, offentliggjorde astronomerne sidste år en rapport om muligheden for, at et ultraviolet lysglimt, som de havde observeret, skyldtes et gammaglimt, og de viste, at dets spektrum, lysstyrke og varighed var i overensstemmelse med en sådan fortolkning.

Med spektrografen Multi-Object Spectrometer for Infrared Exploration (MOSFIRE) på Keck I-teleskopet på Hawaii bestod deres observationer af GN-z11 af i alt 5,3 timers eksponeringstid, fordelt på mere end 100 kortere eksponeringer.

Og en af disse viste et klart, lysstærkt glimt. Et glimt så kort, at det var væk, da det næste billede blev taget.

Hvis dette virkelig var et gammaglimt, ville det have vigtige konsekvenser for vores forståelse af dannelsen af de første stjerner og galakser.

Det tidligst kendte gammaglimt fandt sted på et tidspunkt, hvor Universet kun var lidt over 600 millioner år gammelt, så hvis det virkelig var sandt, ville glimtet i GN-z11 skubbe tidsskalaen tættere på Big Bang med en tredjedel. I stedet for faktisk at være en én-til-ti-milliards chance, ville den interessante konsekvens af Jiangs observationer være, at gammaglimt åbenbart ville kunne dannes på kortere tidsskalaer, end vi tror, de gør.

Måske dannede stjerner sig hurtigere i det tidlige Univers? Måske dannes de i tættere omgivelser, så chancerne for sammenstød var større?

Uanset forklaringen ville det udfordre vores forståelse af disse processer, noget som astronomer ved Cosmic Dawn Center, hvor Charles Steinhardt og resten af hans medforfattere arbejder, lige præcis er interesserede i at udfordre.

En mere sandsynlig forklaring

Men ak, en kedeligere forklaring viste sig at være meget, meget mere plausibel:

Ved at browse gennem 12.300 eksponeringer foretaget med MOSFIRE-spektrografen identificerede Charles Steinhardt og hans kolleger på Cosmic Dawn Center talrige eksempler på lignende kortvarige signaler. Faktisk beregnede de sandsynligheden for, at en sådan begivenhed ville ske i en givet eksponering til at være mellem 1 til 1.000 og 1 til 10.000. Oprindelsen af disse glimt, hævder de, er sandsynligvis menneskeskabte objekter som satellitter og forskellige kasserede metalstykker.

Mosfire-spektrer
Fra venstre til højre viser dette billede tolv MOSFIRE-spektrer, med forskellige eksponeringer ovenover hinanden. "Glimt", dvs. spor, der kun forekommer i enkelte eksponeringer, ses i den øverste eksponering af det tredje spektrum, samt i det 11. spektrum (kredit: Steinhardt et al. 2021).

Fra venstre til højre viser dette billede tolv MOSFIRE-spektrer, med forskellige eksponeringer ovenover hinanden. "Glimt", dvs. spor, der kun forekommer i enkelte eksponeringer, ses i den øverste eksponering af det tredje spektrum, samt i det 11. spektrum (kredit: Steinhardt et al. 2021).

Selvom disse odds stadig er meget lave, er de trods alt mindst en million gange højere end for, at glimtet er et gammaglimt. Og med tusinder af observationer udført af astronomer over tid, kan det ikke undgå at forekomme i ny og næ.

Den mistænkte afsløres

Steinhardt og hans kolleger lagde deres beregninger på preprint-serveren arXiv i januar. Et par dage senere kom Jiiang med et modsvar, hvor han argumenterede for, at sandsynligheden for, at glimtet skyldtes et menneskeskabt objekt var lavere end et gammaglimt.

Desuagtet dukkede der tre uger senere endnu en artikel op på arXiv, som understøttede Steinhardts resultater:

Galaksegruppen NGC 5353/4
En observation af galaksegruppen NGC 5353/4, ødelagt af spor af reflekteret lys fra Starlink-satellitterne (kredit: Victoria Girgis/Lowell Observatory).

Ved brug af flere forskellige redskaber til at beregne positionerne for alle kendte stykker rumskrot identificerede Michał Michałowski fra Adam Mickiewicz University, Polen, utroligt nok synderen:

En kasseret Breeze-M øverste trin af en russisk Proton-raket.

Alle tre artikler blev publiceret tidligere på ugen i Nature, Matters Arising. Selvom de forskellige hold ikke er nået til enighed, giver denne proces et interessant indblik i, hvordan videnskab undertiden udføres, og hvordan det skaber konstruktive diskussioner.

Publicerede artikler: