Astronomowie odkryli najdalszy i najjaśniejszy „laser kosmiczny”, czyli megamaser, jaki kiedykolwiek widziano, powstający w wyniku zderzenia galaktyk, które miało miejsce, gdy Wszechświat miał zaledwie połowę swojego obecnego wieku.
Ten układ galaktyk, oznaczony jako HATLAS J142935.3–002836, emituje światło, które musiało podróżować przez około 8 miliardów lat, zanim dotarło do Radioteleskop MeerKAT w Republice Południowej Afryki. Laser jest w szczególności megamaserem hydroksylowym, co oznacza, że jest podobny do lasera, ale jest widoczny w promieniowaniu mikrofalowym lub falach radiowych, a nie w świetle widzialnym. Przedrostek „hydroksyl” odnosi się do faktu, że ten kosmiczny laser powstał, gdy cząsteczki hydroksylu, z których każda składa się z jednego atomu tlenu i jednego atomu wodoru, zderzyły się ze sobą w gęstym gazie, zderzając się galaktyki.
Nawet przy imponującej jasności HATLAS J142935.3–002836 nie byłby widoczny, gdyby nie wpływ powaga na tkaninie przestrzeni, czyli koncepcji soczewkowanie grawitacyjne. Zjawisko to po raz pierwszy przepowiedział Alberta Einsteina w swojej teorii magnum opus na temat działania grawitacji, ogólna teoria względnościjuż w 1915 roku, i nadal jest kluczowym narzędziem dla astronomów badających wszechświat.
Kontynuacja artykułu poniżej
Soczewkowanie grawitacyjne opisuje, co dzieje się, gdy światło z odległego źródła, w tym przypadku naszego megamasera, przechodzi przez zakrzywienia czasoprzestrzeni spowodowane przez obiekt o dużej masie, taki jak gromada galaktyk. Im bliżej światło przechodzi do wypaczonego obiektu, czyli soczewki grawitacyjnej, tym silniej zakrzywia się jego prosta droga. W rezultacie światło tego samego obiektu może docierać do naszych teleskopów w różnym czasie, co powoduje powiększenie obiektu tła.
„Za pomocą radioteleskopu MeerKAT odkryliśmy bardzo odległy megamaser hydroksylowy. Sygnał pochodzi z galaktyki o dużym przesunięciu ku czerwieni i jest silnie powiększony przez soczewkowanie grawitacyjne” – powiedział Space.com kierownik zespołu odkrywców Thato Manamela z Uniwersytetu w Pretorii. „To powiększenie ułatwia wykrycie emisji i pozwala nam badać układ, który w przeciwnym razie byłby zbyt słaby, aby można go było zaobserwować”.
Manamela dodała, że megamasery są rzadkie, jak wynika z badań przeprowadzonych w bliskim wszechświecie, zwykle znajdowanych w jasnych galaktykach podczerwonych, które zawierają ogromne ilości gazu i pyłu. Środowiska te często powstają w wyniku zderzenia i połączenia dwóch lub większej liczby galaktyk, w wyniku czego powstaje nowa galaktyka „córka”. Takie połączenia powodują intensywne powstawanie gwiazd, a także tworzą warunki fizyczne, które pozwalają cząsteczkom hydroksylowym wzmacniać emisję radiową.
„Ten megamaser jest niezwykły, ponieważ znajduje się w bardzo dużej odległości. Oznacza to, że obserwujemy go we wszechświecie od znacznie wcześniejszych czasów” – kontynuował Manamela. „Sygnał jest również soczewkowany grawitacyjnie, co zwiększa jasność i zapewnia naturalny efekt powiększenia. To połączenie sprawia, że jest to jeden z najodleglejszych i najpotężniejszych znanych megamaserów hydroksylowych”.
Fakt, że w wyniku zderzenia tej galaktyki wybucha megamaser, wskazuje na obecność gęstego gazu molekularnego i intensywną aktywność.
„Badając linie emisyjne, możemy poznać kinematykę gazu, warunki fizyczne w galaktyce i procesy prowadzące do powstawania gwiazd” – powiedział Manamela. „Megamasery mogą również działać jako wskaźniki podwójnych aktywnych jąder galaktycznych lub par supermasywnych czarnych dziur, czyli układów, które mają wytwarzać fale grawitacyjne”.
„Pomoże nam to zrozumieć, jak powszechne były megamasery we wczesnym Wszechświecie i jaki mają one związek z ewolucją galaktyk i powstawaniem gwiazd” – podsumował Manamela.
Wyniki badań zespołu zostały przyjęte do publikacji w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters i są dostępne w formie wstępnej na serwerze repozytorium w wersji papierowej arXiv.
