Istotną rolę w prowadzonym śledztwie odegraly południowoafrykański radioteleskop MeerKAT, czyli system składający się z 64 anten pracujących wspólnie jako jeden instrument obserwacyjny. To właśnie dzięki jego ogromnej czułości astronomowie byli w stanie wykryć niezwykle jasne źródło emisji mikrofal, pochodzące z układu galaktyk oznaczonego jako HATLAS J142935.3–002836. Obiekt ten znajduje się tak daleko, że obserwujemy go w stanie sprzed około 8 miliardów lat, gdy wszechświat miał mniej niż połowę swojego obecnego wieku. Źródłem sygnału jest tzw. megamaser hydroksylowy.
Czytaj też: Puszyste ziarna lodu w plazmie. Naukowcy odtworzyli kosmiczną dynamikę materii w laboratorium
W przeciwieństwie do klasycznego lasera emitującego światło widzialne, maser wzmacnia mikrofale, a więc promieniowanie o znacznie większej długości fali. Mechanizm działania jest jednak bardzo podobny: cząsteczki w określonych warunkach fizycznych zaczynają emitować promieniowanie w sposób zsynchronizowany, co prowadzi do jego ogromnego wzmocnienia.
W tym przypadku rolę materiału czynnego pełnią cząsteczki hydroksylu (OH), które znajdują się w gigantycznych obłokach gazu w zderzających się galaktykach. Podczas kolizji galaktyk gaz zostaje silnie sprężony i pobudzony energetycznie, co uruchamia proces powstawania masera. Nowo odkryty obiekt okazał się jednak znacznie potężniejszy niż większość znanych wcześniej kosmicznych maserów. Jego jasność jest tak duża, iż badacze sugerują wprowadzenie nowej kategorii. Ta miałaby postać gigamasera, czyli jeszcze silniejszego odpowiednika megamasera. Oznaczałoby to nowy poziom intensywności naturalnych “laserów” w kosmosie.
Detekcja sygnału była możliwa także dzięki szczególnemu zbiegowi okoliczności. Promieniowanie z odległego układu galaktyk zostało dodatkowo wzmocnione przez zjawisko soczewkowania grawitacyjnego. Na drodze sygnału znajduje się bowiem inna galaktyka, której ogromna masa zakrzywia czasoprzestrzeń i działa jak kosmiczna soczewka, powiększając oraz wzmacniając docierające do nas fale radiowe. Zjawisko to zostało przewidziane przez ogólną teorię względności Alberta Einsteina i wielokrotnie potwierdzone obserwacyjnie. W tym przypadku pozwoliło ono zobaczyć sygnał, który w przeciwnym razie byłby zbyt słaby, aby wykryły go współczesne instrumenty.
Naukowcy podkreślają, iż megamasery są szczególnie cennymi obiektami badawczymi, ponieważ pojawiają się głównie w trakcie intensywnych zderzeń galaktyk. Takie kolizje prowadzą do gwałtownego formowania nowych gwiazd oraz intensywnego zasilania centralnych supermasywnych czarnych dziur. Dzięki temu masery działają jak swego rodzaju kosmiczne latarnie – sygnały wskazujące miejsca, w których zachodzą najbardziej dynamiczne procesy w ewolucji galaktyk.
Czytaj też: Mapa ujawniła struktury wszechświata sprzed miliardów lat. Astronomowie mówią o morzu światła
Członkowie zespołu badawczego uważają, że odkrycie może być dopiero początkiem nowej ery w radioastronomii. Systematyczne przeglądy nieba prowadzone przez teleskopy takie jak MeerKAT oraz przyszły gigantyczny projekt Square Kilometre Array mogą w przyszłości doprowadzić do odkrycia setek, a nawet tysięcy podobnych obiektów. Każdy z nich będzie kolejnym oknem na procesy zachodzące we wczesnym wszechświecie oraz na mechanizmy powstawania i ewolucji galaktyk.
Źródło: University of Illinois Urbana-Champaign, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters (preprint)
