To najjaśniejszy i najbardziej odległy hydroksylowy megamaser, jaki kiedykolwiek zarejestrowano. Źródło znajduje się ponad 8 miliardów lat świetlnych od nas, więc obserwujemy je takim, jakie było wtedy, gdy Wszechświat miał mniej więcej połowę obecnego wieku.
Kosmiczna latarnia, która świeci mocniej, niż wypada
Słowo “laser” bywa tu trochę mylące, bo nie chodzi o widowiskową wiązkę przecinającą próżnię jak w kinie science fiction. W praktyce to maser, czyli zjawisko bardzo podobne do lasera, tylko pracujące w zakresie mikrofal, a nie światła widzialnego. Różnica jest dla fizyka istotna, ale działa to podobnie: natura sama zbudowała urządzenie, które wzmacnia promieniowanie i wysyła je w przestrzeń z imponującą skutecznością.
Nowo odkryty obiekt znajduje się w układzie HATLAS J142935.3-002836 i został wykryty przez południowoafrykański radioteleskop MeerKAT. To nie jest spokojna galaktyka, w której wszystko toczy się według kosmicznego rozkładu jazdy. Mówimy o gwałtownym zderzeniu galaktyk, czyli środowisku, w którym gaz jest ściskany, podgrzewany i mieszany tak intensywnie, że cząsteczki hydroksylu zaczynają emitować wyjątkowo silny sygnał mikrofalowy. Innymi słowy: Wszechświat zafundował sobie kolizję, a przy okazji uruchomił nadajnik, którego nie sposób zignorować.
Sama jasność tego obiektu robi największe wrażenie. Badacze podają, że to najbardziej “pozornie” jasny hydroksylowy megamaser, jaki znamy, a po uwzględnieniu klasyfikacji sugerują nawet, że zasługuje on na miano gigamasera. Brzmi jak słowotwórcza przesada, ale dobrze oddaje skalę zjawiska. To już nie zwykła kosmiczna latarnia. To raczej reflektor stadionowy ustawiony w środku burzy pyłu, gazu i grawitacji.
Cały ten sygnał nie byłby tak efektowny, gdyby nie jeszcze jeden kosmiczny trick: soczewkowanie grawitacyjne. Po drodze między nami a źródłem znajduje się inna galaktyka, której masa zakrzywia czasoprzestrzeń i wzmacnia światło oraz fale radiowe pochodzące z dalszego obiektu. Einstein przewidział taki efekt dawno temu, ale astronomia wciąż potrafi wyciągać z niego nowe korzyści. W tym przypadku grawitacja zachowała się jak naturalny teleskop, dobudowany do już istniejącego teleskopu na Ziemi.
To właśnie dzięki temu zabiegowi natury naukowcy mogli zajrzeć tak daleko i tak dokładnie. Źródło leży przy przesunięciu ku czerwieni z = 1,027, a wcześniejsze poszukiwania takich obiektów zwykle kończyły się dużo bliżej, mniej więcej przy z poniżej 0,25. Ten skok nie jest kosmetyczny. To trochę tak, jakby po latach obserwowania miejskich świateł z przedmieść nagle udało się dostrzec pojedynczy neon z drugiego końca kontynentu.
Co więcej, sygnał okazał się nie tylko silny, ale też złożony. Widmo pokazało kilka komponentów o różnych szerokościach, co sugeruje, że emisja może pochodzić z różnych rejonów tego zderzającego się układu. To nie pojedynczy dźwięk z kosmicznego instrumentu, lecz raczej cały akord zagrany na rozstrojonym, ale fascynującym organie galaktycznym. W tym samym zestawie danych wykryto również nieznaną wcześniej linię absorpcji neutralnego wodoru, więc odkrycie od razu przyniosło bonus naukowy.
Dlaczego astronomowie tak bardzo lubią takie potwory?
Megamasery są dla astronomów czymś więcej niż ciekawostką. To świetne znaczniki zderzeń galaktyk, intensywnych obszarów gwiazdotwórczych i bardzo gęstego gazu. Tam, gdzie pojawia się taki sygnał, zwykle dzieje się coś gwałtownego i ważnego dla ewolucji galaktyki. Można więc powiedzieć, że megamaser zdradza adres miejsca, w którym kosmos właśnie przeprowadza generalny remont. W przypadku HATLAS J142935.3-002836 mówimy o układzie wyjątkowo aktywnym. Wcześniejsze obserwacje tego systemu wskazywały na dużą ilość gazu molekularnego, bardzo wysokie tempo narodzin gwiazd i strukturę typową dla dużego połączenia dwóch galaktyk.
Sam MeerKAT pokazał, że potrafi wykrywać takie obiekty nawet przy stosunkowo krótkim czasie obserwacji, a przecież za rogiem czeka jeszcze potężniejsza infrastruktura związana z Square Kilometre Array. Jeśli dziś udało się złapać tak spektakularny sygnał z odległości ponad 8 miliardów lat świetlnych, to jutro takich “kosmicznych nadajników” może pojawić się cała mapa. A każda z tych kropek będzie opowieścią o tym, jak galaktyki zderzały się, rosły i zmieniały we wczesnym Wszechświecie.
Źródła: Live Science; arxiv