Астрономы идентифицировали самый мощный и удалённый микроволновый лазер — явление, известное как мазер — когда-либо наблюдавшийся, исходящий от двух сливающихся галактик на расстоянии около 8 миллиардов световых лет. Это открытие, сделанное с помощью телескопа MeerKAT в Южной Африке, даёт уникальный взгляд на условия ранних галактических столкновений и может переосмыслить наше понимание того, как галактики эволюционировали в младенчестве Вселенной.
Что такое Мазер?
Мазер (Микроволновое Усиление Вызванным Излучением) — это по сути лазер, работающий в микроволновой части электромагнитного спектра. Как и лазер, ему требуются особые условия для формирования:
- Возбуждённые Атомы: Атомы должны сначала быть энергизированы в неустойчивое, высокоэнергетическое состояние.
- Вызванное Излучение: Когда фотоны (частицы света) взаимодействуют с этими возбуждёнными атомами, они заставляют их высвобождать дополнительные фотоны на той же частоте, создавая когерентный луч излучения.
В галактиках этот процесс происходит, когда газовые облака сжимаются во время столкновений, что приводит к увеличению звездообразования. Результирующий свет может возбуждать гидроксильные ионы (комбинации водорода и кислорода) до более высоких уровней энергии. Под воздействием радиоволн — часто от сверхмассивных чёрных дыр — эти ионы внезапно высвобождают концентрированный импульс микроволнового излучения, формируя мазер.
Открытие H1429-0028
Новообнаруженный мазер исходит от галактики H1429-0028. Его экстремальная яркость частично обусловлена гравитационным линзированием : массивное переднее галактическое образование изгибает и увеличивает свет от H1429-0028, делая его ещё ярче, чем он был бы в противном случае.
Команда под руководством Роджера Дина из Университета Претории первоначально искала галактики, богатые молекулярным водородом, когда наткнулась на необычайно сильный сигнал мазера. «Это было случайностью», — сказал Дин, отметив, что сигнал «сразу же стал рекордным».
Гигамазеры и Будущие Перспективы
Интенсивность этого мазера предполагает, что он может принадлежать к новому, более мощному классу: гигамазеру. Этот луч оценивается в 100 000 раз более яркий, чем звезда, концентрированный в узком частотном диапазоне.
Квадратный Километр, радиотелескоп нового поколения, находящийся в стадии разработки, позволит астрономам обнаруживать подобные мазеры на ещё больших расстояниях. Эти наблюдения далёких галактических мазеров дадут критические данные о том, как галактики сливались в ранней Вселенной, поскольку эти условия крайне специфичны:
«Вам нужна эта эмиссия непрерывного радиоизлучения, и вам нужна эта инфракрасная эмиссия, которую вы действительно получаете только от пыли, нагретой вокруг формирующихся звёзд. Чтобы получить эти очень специфические физические условия для мазера, вам нужны сливающиеся галактики». – Мэтт Джарвис, Оксфордский университет.
Условия, необходимые для формирования мазера — интенсивное звездообразование, радиоизлучение и специфический состав пыли — указывают на столкнувшиеся галактики. Изучая эти далёкие сигналы, учёные надеются реконструировать временную шкалу галактических слияний и лучше понять, как образовались крупные структуры во Вселенной.
В заключение, обнаружение этого рекордного мазера — это не только астрономическое достижение, но и ступенька к раскрытию тайн ранней Вселенной. Будущие наблюдения обещают раскрыть больше информации об эволюции галактик, предоставив более чёткую картину того, как возник космос.
