Južnoafrički radioteleskop MeerKAT zabilježio je najudaljeniji hidroksilni megamaser dosad otkriven, rijedak radio signal iz galaksije udaljene više od 8 milijardi svjetlosnih godina. Iza tog signala krije se burno spajanje galaksija iz vremena kada je svemir bio mlađi od polovice svoje današnje starosti.
Prirodni radio laser iz duboke prošlosti
Signal koji je stigao do Zemlje krenuo je na put prije više od 8 milijardi godina. Astronomi zato ne vide tu galaksiju kakva je danas, nego kakva je bila u ranijem, mnogo nemirnijem razdoblju kozmičke povijesti.
U to vrijeme galaksije su se češće sudarale, imale su više plina i prolazile su kroz snažne procese stvaranja zvijezda. Upravo u takvim okruženjima nastaju hidroksilni megamaseri, iznimno snažni prirodni radio laseri povezani s molekulama hidroksila.
Megamaseri nisu laseri u laboratorijskom smislu, ali djeluju na sličnom fizikalnom načelu: u određenim uvjetima molekule pojačavaju zračenje na vrlo uskim radiofrekvencijama. Kada se to događa u sudarima galaksija, signal može biti milijunima puta jači od običnih masera u obližnjem svemiru.
Ovaj je objekt poseban zbog udaljenosti. Takav signal iz vremena kada je svemir bio znatno mlađi astronomima daje rijedak pogled na galaksije koje su se tek oblikovale kroz sudare, poremećaje i naglo stvaranje zvijezda.
MeerKAT nije tražio megamaser, nego vodik
Otkriće je došlo gotovo usputno. Tim je MeerKAT usmjerio prema udaljenom sustavu kako bi istraživao neutralni vodik, jedan od najvažnijih tragova plina u galaksijama. No širok raspon frekvencija radioteleskopa omogućio je da se u istim podacima pojavi i drugi signal: emisija hidroksila.
To je važan dio priče. Starijim instrumentima takva bi se potraga često morala raditi u odvojenim opservacijama, s mnogo više uloženog vremena. MeerKAT je u jednom promatranju zabilježio i trag neutralnog vodika i hidroksilni megamaser.
Još je neobičnije to što je signal pronađen nakon samo pet sati opservacija. Za tako udaljen i rijedak objekt očekivalo bi se da će biti potrebno mnogo više vremena, ponekad i stotine sati promatranja.
Razlog nije samo u osjetljivosti MeerKAT-a. U pomoć je došla i gravitacijska leća.
Masivni objekt pojačao je poruku iz pozadine
Između Zemlje i udaljene galaksije nalazi se masivan objekt koji je zakrivio i pojačao radio signal iz pozadine. Takva gravitacijska leća djeluje kao prirodni teleskop: ne stvara signal, ali ga može dovoljno pojačati da postane mjerljiv.
Bez tog učinka megamaser bi možda ostao skriven u šumu podataka. S njim je MeerKAT uspio uhvatiti emisiju iz galaksije čiji je signal prešao golemu kozmičku udaljenost.
Sama opservacija bila je tek prvi korak. MeerKAT proizvodi goleme količine podataka, a signal star više od 8 milijardi godina morao se izdvojiti iz radiošuma, smetnji i tragova koje ostavlja sam instrument. Za tu je obradu korištena računalna infrastruktura južnoafričkog instituta IDIA, centra koji se bavi podatkovno intenzivnom astronomijom.
Takva radioastronomija sve manje nalikuje klasičnom promatranju teleskopom, a sve više radu s golemim skupovima podataka. Teleskop bilježi signal, ali otkriće nastaje tek kada računalna obrada iz sirovih mjerenja izdvoji pravu spektralnu liniju.
Skrivena povijest sudara galaksija
Hidroksilni megamaseri posebno su zanimljivi jer često prate spajanja galaksija. Takvi sudari mogu pokrenuti snažno stvaranje zvijezda, zgusnuti plin u središnjim područjima i dovesti dvije supermasivne crne rupe na put prema zajedničkoj budućnosti.
Gotovo svaka velika galaksija u središtu ima supermasivnu crnu rupu. Kada se dvije galaksije spoje, njihove se središnje crne rupe mogu postupno približavati. U kasnijim fazama takvi sustavi mogli bi proizvoditi valove u prostorvremenu, koje će budući detektori pokušati registrirati.
Zato ovaj megamaser nije samo rekordno udaljen signal. On pokazuje gdje bi se u dalekom svemiru mogli skrivati sudari galaksija zaklonjeni prašinom, teško dostupni optičkim teleskopima, ali vidljivi u radio području.
Otkriće je i najava onoga što dolazi s Opservatorijem SKA, najvećim budućim radioastronomskim projektom, čiji će važan dio raditi upravo u Južnoj Africi. Ako je MeerKAT u nekoliko sati mogao uhvatiti ovako udaljen hidroksilni megamaser, buduća duboka pretraživanja neba mogla bi pronaći mnogo više sličnih sustava kroz velik dio kozmičke povijesti.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
