Kosmischer laserstrahl aus fernen galaxien – ein rätsel der physik

Ein gewaltiger Lichtstrahl, der aus einer Entfernung von etwa 8 Milliarden Lichtjahren auf die Erde zielt – Astronomen haben ein bemerkenswertes Phänomen im tiefen Universum entdeckt. Es handelt sich um den hellsten und weitesten entfernten Megamaser, der bisher beobachtet wurde, ein seltenes Signal, das dank eines seltsamen Effekts der Raumzeit, vorhergesagt von Albert Einstein vor über einem Jahrhundert, detektiert werden konnte.

Megamaser hatlas j142935.3–002836 – ein echo aus der frühzeit des universums

Das Team der Forscher hat einen Megamaser aus Wasserstoffhydroxid identifiziert. Diese Art von Emission entsteht bei heftigen Galaxienkollisionen, wenn riesige Gaswolken komprimiert werden und große Mengen an Hydroxylmolekülen aktivieren, die Energie in Form von Mikrowellen freisetzen. Der Prozess ähnelt in gewisser Weise künstlichen Lasern, bei denen Partikel Licht emittieren, das durch Spiegel verstärkt wird. Bei Masern werden jedoch Mikrowellen verstärkt.

Die Signale wurden mithilfe des MeerKAT-Radioteleskops in Südafrika aufgezeichnet, einem Array aus 64 Antennen. Die Mikrowellen, die von dem System ausgehen, haben eine Wellenlänge von etwa 18 Zentimetern und sind deutlich intensiver als die anderer bekannter Megamaser. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Helligkeit wird vermutet, dass es sich um einen Gigamaser handeln könnte – eine noch extremere Form dieses Phänomens. Das Signal stammt aus dem kollidierenden Galaxiensystem HATLAS J142935.3–002836, das bereits 2014 entdeckt wurde. Die Mikrowellen sind so alt, dass sie aus einer Zeit stammen, als das Universum etwa die Hälfte seines heutigen Alters hatte – was diesen Fund zum bisher weitesten entfernten Megamaser macht.

Die Entdeckung war erst möglich dank der Gravitationslinse, einem Effekt, bei dem Licht oder Strahlung von einem weit entfernten Objekt durch die durch die Masse eines massiven Objekts zwischen Quelle und Beobachter verzerrte Raumzeit gebogen wird. Diese Verzerrung kann zu so genannten Einsteinringen führen und verstärkt das ursprüngliche Signal, wodurch Teleskope Objekte erkennen können, die sonst zu schwach wären.

„Das System ist wirklich außergewöhnlich“, erklärt der Hauptautor der Studie. „Es ist das Radioäquivalent zu einem Laser, der uns von der Hälfte des beobachtbaren Universums entgegenstrahlt.“ Das Team plant, MeerKAT weiterhin zu nutzen, um nach weiteren Masern in systemen zu suchen, die durch Gravitationslinsen verstärkt werden. Das Ziel ist es, Hunderte oder sogar Tausende dieser seltenen kosmischen Leuchttürme zu finden, die neue Einblicke in die Entstehung, Entwicklung und das Verschwinden von Galaxien geben könnten.

Die Entdeckung wirft Fragen auf: Welche Rolle spielen solche Kollisionen für die Entwicklung von Galaxien? Und welche anderen Phänomene verbirgt das Universum noch? Die Antwort liegt vielleicht in den Frequenzen der kosmischen Radiosignale, die uns nun aus der fernen Vergangenheit erreichen.

Das MeerKAT-Teleskop hat gezeigt, dass selbst die entferntesten Teile des Universums uns noch Geheimnisse offenbaren können – und die Suche geht weiter.

Die Forscher hoffen, mit zukünftigen Beobachtungen ein besseres Verständnis der Prozesse zu erlangen, die zu diesen extremen Emissionsquellen führen.