Astronomen haben mit dem südafrikanischen Radioteleskop MeerKAT einen Hydroxyl-Megamaser aus verschmelzenden Galaxien in etwa 8 Milliarden Lichtjahren Entfernung beobachtet. Es handelt sich um das bisher fernste und hellste kosmische Laserphänomen dieser Art. Das Signal stammt aus dem Galaxiensystem mit der Bezeichnung HATLAS J142935.3–002836. Die Laufzeit seines Lichts entspricht etwa der Hälfte des derzeitigen Alters des Universums.
Ein Hydroxyl-Megamaser ist eine laserartige Strahlung, die im Mikrowellen- oder Radiofrequenzbereich sichtbar ist und von Hydroxyl-Molekülen in gasreichen, kollidierenden Galaxien erzeugt wird. Thato Manamela, Leiterin des Forschungsteams der Universität Pretoria, erklärt: „Mit dem MeerKAT-Radioteleskop haben wir einen sehr weit entfernten Hydroxyl-Megamaser entdeckt. Das Signal kommt von einer Galaxie mit hoher Rotverschiebung und wird durch den Gravitationslinseneffekt stark verstärkt. Diese Verstärkung erleichtert den Nachweis der Emission und ermöglicht es uns, ein System zu untersuchen, das sonst zu schwach für Beobachtungen wäre.“
Der Gravitationslinseneffekt war der entscheidende technische Faktor für diese Beobachtung. Das von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagte Phänomen verstärkt Hintergrundlichtquellen, indem massereiche Objekte die Raumzeit krümmen. Manamela fügt hinzu: „Dieser Hydroxyl-Megamaser ist ungewöhnlich, weil er sich in sehr großer Entfernung befindet. Das bedeutet, wir betrachten ihn aus einer früheren Zeit des Universums. Das Signal wird auch durch den Gravitationslinseneffekt verstärkt, was seine Helligkeit erhöht und für eine natürliche Vergrößerung sorgt. Diese Kombination macht ihn zu einem der fernsten und leistungsstärksten bekannten Hydroxyl-Megamaser.“
Hydroxyl-Megamaser treten typischerweise in hellen Infrarotgalaxien auf, die reich an Gas und Staub sind. Solche Umgebungen werden oft durch Galaxienverschmelzungen geschaffen, die intensive Sternentstehungsaktivitäten auslösen. Manamela weist darauf hin: „Durch die Untersuchung der Emissionslinien können wir die Gas-Kinetik, die physikalischen Bedingungen in der Galaxie und die Prozesse verstehen, die die Sternentstehung antreiben. Hydroxyl-Megamaser können auch als Indikatoren für doppelte aktive Galaxienkerne oder Paare supermassereicher Schwarzer Löcher dienen. Von solchen Systemen wird erwartet, dass sie Gravitationswellen erzeugen.“
Die Entdeckung trägt zum Verständnis der Häufigkeit von Hydroxyl-Megamasern im frühen Universum und ihres Zusammenhangs mit der Galaxienentwicklung bei. Die Forschungsergebnisse wurden von den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters“ zur Veröffentlichung angenommen. Ein Preprint ist auf dem arXiv-Server verfügbar.
