Astronomowie zidentyfikowali najpotężniejszy i najdalszy laser mikrofalowy – zjawisko znane jako maser – jakie kiedykolwiek zaobserwowano, pochodzący z dwóch łączących się galaktyk oddalonych o około 8 miliardów lat świetlnych. Odkrycie to, dokonane za pomocą teleskopu MeerKAT w Republice Południowej Afryki, zapewnia wyjątkowy wgląd w warunki wczesnych zderzeń galaktycznych i może zmienić nasze rozumienie ewolucji galaktyk w początkach Wszechświata.
Co to jest Maser?
Maser (wzmocnienie promieniowania mikrofalowego) to zasadniczo laser działający w mikrofalowej części widma elektromagnetycznego. Podobnie jak laser wymaga specjalnych warunków formowania:
- Podekscytowane atomy: Atomy muszą najpierw zostać pobudzone do niestabilnego stanu o wysokiej energii.
- Promieniowanie indukowane: Kiedy fotony (cząsteczki światła) wchodzą w interakcję z wzbudzonymi atomami, powodują one uwolnienie dodatkowych fotonów o tej samej częstotliwości, tworząc spójną wiązkę promieniowania.
W galaktykach proces ten zachodzi, gdy obłoki gazu ulegają kompresji podczas zderzeń, co prowadzi do zwiększonego powstawania gwiazd. Powstałe światło może wzbudzić jony hydroksylowe (połączenia wodoru i tlenu) do wyższych poziomów energii. Wystawione na działanie fal radiowych – często pochodzących z supermasywnych czarnych dziur – jony te nagle uwalniają skoncentrowany impuls promieniowania mikrofalowego, tworząc maser.
Otwór H1429-0028
Nowo odkryty maser pochodzi z galaktyki H1429-0028. Jej ekstremalna jasność wynika częściowo z soczewkowania grawitacyjnego : masywna przednia formacja galaktyczna zagina i powiększa światło H1429-0028, czyniąc je jeszcze jaśniejszym niż byłoby w innym przypadku.
Zespół kierowany przez Rogera Deana z Uniwersytetu w Pretorii początkowo poszukiwał galaktyk bogatych w wodór cząsteczkowy, kiedy natknął się na niezwykle silny sygnał maserowy. „To był wypadek” – powiedział Dean, zauważając, że sygnał „natychmiast stał się rekordem”.
Gigamasery i perspektywy na przyszłość
Intensywność tego masera sugeruje, że może on należeć do nowej, potężniejszej klasy: gigamaser. Szacuje się, że wiązka ta jest 100 000 razy jaśniejsza od gwiazdy i koncentruje się w wąskim zakresie częstotliwości.
Square Kilometr, będący w fazie opracowywania radioteleskop nowej generacji, umożliwi astronomom wykrywanie takich maserów z jeszcze większych odległości. Te obserwacje odległych maserów galaktycznych dostarczą kluczowych informacji o tym, jak galaktyki łączyły się we wczesnym Wszechświecie, ponieważ warunki te są niezwykle specyficzne:
“Potrzebujesz tej ciągłej emisji radiowej i potrzebujesz emisji w podczerwieni, którą tak naprawdę uzyskujesz tylko z pyłu nagrzanego wokół tworzących się gwiazd. Aby uzyskać te bardzo specyficzne warunki fizyczne dla masera, potrzebujesz łączących się galaktyk.” – Matt Jarvis, Uniwersytet Oksfordzki.
Warunki niezbędne do powstania masera – intensywne powstawanie gwiazd, emisja radiowa i specyficzny skład pyłu – wskazują na zderzające się galaktyki. Badając te odległe sygnały, naukowcy mają nadzieję zrekonstruować harmonogram łączenia się galaktyk i lepiej zrozumieć, w jaki sposób formowały się duże struktury we Wszechświecie.
Podsumowując, odkrycie tego rekordowego masera to nie tylko osiągnięcie astronomiczne, ale także krok w stronę odkrycia tajemnic wczesnego Wszechświata. Przyszłe obserwacje obiecują ujawnić więcej informacji na temat ewolucji galaktyk, zapewniając jaśniejszy obraz powstania kosmosu.
