Astronomen haben den stärksten und am weitesten entfernten Mikrowellenlaser identifiziert – ein Phänomen, das als Maser bekannt ist –, das jemals beobachtet wurde und aus zwei Galaxien stammt, die etwa 8 Milliarden Lichtjahre entfernt verschmelzen. Diese mit dem MeerKAT-Teleskop in Südafrika gemachte Entdeckung bietet einen einzigartigen Einblick in die Bedingungen früher galaktischer Kollisionen und könnte unser Verständnis darüber, wie sich Galaxien in den Kinderschuhen des Universums entwickelten, neu gestalten.
Was ist ein Maser?
Ein Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ist im Wesentlichen ein Laser, der im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums arbeitet. Genau wie ein Laser erfordert es bestimmte Bedingungen, um sich zu bilden:
- Angeregte Atome: Atome müssen zunächst in einen instabilen, hochenergetischen Zustand versetzt werden.
- Stimulierte Emission: Wenn Photonen (Lichtteilchen) mit diesen angeregten Atomen interagieren, veranlassen sie diese, zusätzliche Photonen mit derselben Frequenz freizusetzen, wodurch ein kohärenter Strahlungsstrahl entsteht.
In Galaxien kommt es zu diesem Prozess, wenn Gaswolken bei Kollisionen komprimiert werden, was zu einer verstärkten Sternentstehung führt. Das resultierende Licht kann Hydroxylionen (Wasserstoff- und Sauerstoffkombinationen) in höhere Energieniveaus anregen. Wenn diese Ionen mit Radiowellen bombardiert werden – oft von supermassiven Schwarzen Löchern –, setzen sie plötzlich einen konzentrierten Ausbruch von Mikrowellenstrahlung frei und bilden den Maser.
Die Entdeckung von H1429-0028
Der neu beobachtete Maser stammt aus der Galaxie H1429-0028. Ihre extreme Helligkeit ist teilweise auf Gravitationslinsen zurückzuführen: Eine massive Vordergrundgalaxie beugt und vergrößert das Licht von H1429-0028, sodass sie noch heller erscheint, als sie es sonst tun würde.
Das von Roger Deane von der Universität Pretoria geleitete Team suchte zunächst nach Galaxien, die reich an molekularem Wasserstoff sind, als sie auf das ungewöhnlich starke Masersignal stießen. „Es war ein Zufall“, sagte Deane und bemerkte, dass das Signal „sofort der Rekord“ sei.
Gigamaser und Zukunftsaussichten
Die Intensität dieses Masers lässt vermuten, dass er zu einer neuen, mächtigeren Kategorie gehört: dem Gigamaser. Es wird geschätzt, dass dieser Strahl 100.000-mal leuchtender als ein Stern ist und in einem engen Frequenzbereich konzentriert ist.
Das Square Kilometre Array, ein Radioteleskop der nächsten Generation, das sich derzeit in der Entwicklung befindet, wird es Astronomen ermöglichen, ähnliche Maser in noch größeren Entfernungen zu entdecken. Diese Beobachtungen entfernter Galaxien-Maser werden entscheidende Einblicke in die Verschmelzung von Galaxien im frühen Universum liefern, da diese Bedingungen äußerst spezifisch sind:
„Man braucht diese Radiokontinuumsemission und man braucht diese Infrarotemission, die man eigentlich nur von Staub erhält, der um sich bildende Sterne herum erhitzt wird. Um diese sehr spezifischen physikalischen Bedingungen zu schaffen, um überhaupt den Maser zu bekommen, braucht man verschmelzende Galaxien.“ – Matt Jarvis, Universität Oxford
Die für die Maserbildung notwendigen Bedingungen – intensive Sternentstehung, Radiowellenemissionen und spezifische Staubzusammensetzungen – weisen auf kollidierende Galaxien hin. Durch die Untersuchung dieser entfernten Signale hoffen Wissenschaftler, die Zeitlinie der galaktischen Verschmelzungen zu rekonstruieren und besser zu verstehen, wie große Strukturen im Kosmos entstanden sind.
Zusammenfassend ist die Entdeckung dieses rekordverdächtigen Masers nicht nur eine astronomische Leistung, sondern auch ein Sprungbrett zur Erschließung von Geheimnissen über das frühe Universum. Zukünftige Beobachtungen versprechen, mehr über die galaktische Entwicklung zu enthüllen und ein klareres Bild davon zu liefern, wie der Kosmos entstanden ist.
