Astronomen hebben de krachtigste en meest verre microgolflaser geïdentificeerd – een fenomeen dat bekend staat als een maser – ooit waargenomen, afkomstig van twee sterrenstelsels die op een afstand van ongeveer 8 miljard lichtjaar samensmelten. Deze ontdekking, gedaan met behulp van de MeerKAT-telescoop in Zuid-Afrika, biedt een uniek inzicht in de omstandigheden van vroege galactische botsingen en zou ons begrip van hoe sterrenstelsels zich in de kinderschoenen van het universum ontwikkelden, opnieuw vorm kunnen geven.
Wat is een Maser?
Een maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) is in wezen een laser die werkt in het microgolfgedeelte van het elektromagnetische spectrum. Net als een laser vereist het een specifieke reeks voorwaarden om te vormen:
- Opgewonden atomen: Atomen moeten eerst worden geactiveerd tot een onstabiele, hoge energietoestand.
- Gestimuleerde emissie: Wanneer fotonen (lichtdeeltjes) interageren met deze aangeslagen atomen, triggeren ze deze om extra fotonen vrij te geven op dezelfde frequentie, waardoor een coherente stralingsbundel ontstaat.
In sterrenstelsels vindt dit proces plaats wanneer gaswolken tijdens botsingen worden samengedrukt, wat leidt tot verhoogde stervorming. Het resulterende licht kan hydroxylionen (waterstof- en zuurstofcombinaties) tot hogere energieniveaus brengen. Wanneer ze worden gebombardeerd met radiogolven – vaak afkomstig van superzware zwarte gaten – geven deze ionen plotseling een geconcentreerde uitbarsting van microgolfstraling vrij, waardoor de maser wordt gevormd.
De ontdekking van H1429-0028
De nieuw waargenomen maser is afkomstig uit het sterrenstelsel H1429-0028. De extreme helderheid is deels te danken aan zwaartekrachtlenzen : een massief sterrenstelsel op de voorgrond buigt en vergroot het licht van H1429-0028, waardoor het nog helderder lijkt dan anders het geval zou zijn.
Het team, onder leiding van Roger Deane van de Universiteit van Pretoria, was aanvankelijk op zoek naar sterrenstelsels die rijk zijn aan moleculair waterstof toen ze het ongewoon sterke masersignaal tegenkwamen. ‘Het was toevallig,’ zei Deane, en merkte op dat het signaal ‘onmiddellijk het record’ was.
Gigamasers en toekomstperspectieven
De intensiteit van deze maser doet vermoeden dat hij tot een nieuwe, krachtigere categorie behoort: de gigamaser. Deze straal is naar schatting 100.000 keer helderder dan een ster, geconcentreerd binnen een smal frequentiebereik.
De Square Kilometre Array, een radiotelescoop van de volgende generatie die momenteel wordt ontwikkeld, zal astronomen in staat stellen vergelijkbare masers op nog grotere afstanden te detecteren. Deze waarnemingen van masers van verre sterrenstelsels zullen kritische inzichten verschaffen in de manier waarop sterrenstelsels in het vroege heelal samensmolten, aangezien deze omstandigheden uiterst specifiek zijn:
“Je hebt deze radiocontinuüm-emissie nodig en je hebt deze infrarood-emissie nodig, die je eigenlijk alleen krijgt van stof dat wordt verwarmd rond zich vormende sterren. Om deze zeer specifieke fysieke omstandigheden te krijgen om de maser überhaupt te krijgen, heb je samensmeltende sterrenstelsels nodig.” – Matt Jarvis, Universiteit van Oxford
De omstandigheden die nodig zijn voor de vorming van masers – intense stervorming, radiogolfemissies en specifieke stofsamenstellingen – zijn indicatief voor botsende sterrenstelsels. Door deze verre signalen te bestuderen hopen wetenschappers de tijdlijn van galactische fusies te reconstrueren en beter te begrijpen hoe grote structuren zich in de kosmos hebben gevormd.
Samenvattend : de detectie van deze recordbrekende maser is niet alleen een astronomische prestatie, maar ook een opstapje naar het ontsluiten van geheimen over het vroege universum. Toekomstige waarnemingen beloven meer te onthullen over de galactische evolutie en een duidelijker beeld te geven van hoe de kosmos is ontstaan.
