นักดาราศาสตร์ได้ระบุไฮดรอกซิลเมกะเมเซอร์ที่ทรงพลังมากและอยู่ห่างไกลจากระบบดาราจักรที่ควบรวมกันซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 8 พันล้านปีแสง สัญญาณที่บันทึกโดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุเมียร์แคตในแอฟริกาใต้ เป็นตัวอย่างที่สว่างที่สุดและห่างไกลที่สุดของปรากฏการณ์นี้เท่าที่เคยพบเห็น การแผ่รังสีเกิดขึ้นที่ความถี่ 1,667 เมกะเฮิรตซ์ และเป็นผลมาจากโมเลกุลไฮดรอกซิลที่ถูกตื่นเต้นในเมฆก๊าซที่ถูกบีบอัดโดยการชนกันระหว่างกาแลคซี
วัตถุนี้เรียกว่า HATLAS J142935.3–002836 ถูกตรวจพบเนื่องจากมีการจัดตำแหน่งที่ไม่ค่อยพบนักซึ่งเกี่ยวข้องกับเลนส์โน้มถ่วง กาแล็กซีกลางได้ขยายสัญญาณ ทำให้สามารถสังเกตการณ์ได้แม้จะอยู่ไกลมากก็ตาม การขยายสัญญาณตามธรรมชาตินี้ ซึ่งทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทำให้ปรากฏการณ์นี้มองเห็นได้ด้วยเครื่องมือในปัจจุบัน การค้นพบนี้ถูกบันทึกไว้เมื่อเอกภพมีอายุประมาณครึ่งหนึ่งของอายุปัจจุบัน
เมกะเมเซอร์มีความโดดเด่นในเรื่องความเข้มของการส่องสว่างที่มากกว่าหลายพันล้านเท่าของเมเซอร์ทั่วไป นักวิจัยชั้นนำจึงเสนอให้จัดประเภทมันว่าเป็นกิกาเมเซอร์ โมเลกุล OH ปล่อยรังสีไมโครเวฟพร้อมกัน ทำให้เกิดลำแสงธรรมชาติมุ่งเป้าไปที่โลก กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีพลังงานสูง ซึ่งเป็นเรื่องปกติของการควบรวมดาราจักรอย่างรุนแรง
รายละเอียดการตรวจจับ MeerKAT
กล้องโทรทรรศน์วิทยุเมียร์แคตประกอบด้วยเสาอากาศ 64 เสา ทำการสังเกตการณ์ที่ทำให้สามารถจับสัญญาณได้ด้วยความละเอียดสูง เครื่องมือนี้ตั้งอยู่ในเมืองคารู ประเทศแอฟริกาใต้ และทำงานที่ความถี่วิทยุที่เหมาะสำหรับการตรวจจับการปล่อยก๊าซจักรวาลที่จางๆ และห่างไกล ทีมงานได้ประมวลผลข้อมูลจำนวนมากเพื่อแยกลายเซ็นของ megamaser
การระบุตัวตนเกิดขึ้นในการค้นหาทางวิทยุแบบเจาะลึก สัญญาณดังกล่าวแสดงเส้นการปล่อยไฮดรอกซิลลักษณะเฉพาะที่ความถี่ 1667 MHz และ 1665 MHz ซึ่งเป็นการยืนยันลักษณะของปรากฏการณ์ เลนส์โน้มถ่วงช่วยเพิ่มทัศนวิสัยของวัตถุ ซึ่งหากไม่เช่นนั้นจะไม่สามารถตรวจจับได้
คุณสมบัติของระบบกาแล็กซี
ระบบ HATLAS J142935.3–002836 ประกอบด้วยกาแลคซีที่กำลังเกิดการชนกัน ปฏิกิริยาดังกล่าวจะบีบอัดก๊าซโมเลกุลจำนวนมาก และทำให้โมเลกุลไฮดรอกซิลตื่นเต้น การกระตุ้นนี้นำไปสู่การปล่อยก๊าซกระตุ้น คล้ายกับวิธีการทำงานของเลเซอร์ แต่อยู่ที่ความยาวคลื่นวิทยุ
การควบรวมดาราจักรยังก่อให้เกิดดาวฤกษ์ที่รุนแรงและกระตุ้นให้เกิดหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีที่เกี่ยวข้อง กระบวนการเหล่านี้ทำให้เกิดสภาวะที่รุนแรงซึ่งสนับสนุนการผลิตเมเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูง วัตถุนี้ปล่อยพลังงานออกมาเทียบได้กับดวงอาทิตย์หลายดวงในเส้นสเปกตรัมเฉพาะนั้น
ความสำคัญต่อดาราศาสตร์
เมก้าเมเซอร์เช่นนี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายของเหตุการณ์รุนแรงในจักรวาลในจักรวาลอายุน้อย พวกเขาเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับพลวัตของกาแลคซีไกลโพ้นที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยวิธีอื่น การตรวจจับนี้เพิ่มพูนความรู้ว่าการควบรวมดาราจักรได้กำหนดโครงสร้างของจักรวาลอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
การค้นพบนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของ MeerKAT ในการวิจัยวิทยุสนามกว้าง การสังเกตการณ์ในอนาคตสามารถระบุตัวอย่างที่คล้ายกันมากขึ้นและทำแผนที่วิวัฒนาการของกาแลคซีที่ค่าเลื่อนไปทางแดงสูง ปรากฏการณ์ดังกล่าวตอกย้ำความสำคัญของเครื่องมือภาคพื้นดินขั้นสูงในการสำรวจจักรวาลอันห่างไกล
กลไกการปล่อย Gigamaser
การปล่อยก๊าซเรือนกระจกเกิดขึ้นเมื่อเมฆก๊าซที่อุดมด้วยไฮดรอกซิลถูกบีบอัดระหว่างการชน โมเลกุลถูกสูบเข้าสู่สภาวะที่มีพลังงานสูงขึ้นโดยรังสีอินฟราเรดหรือการชนกัน เมื่อพวกมันกลับสู่สถานะพื้น พวกมันจะปล่อยโฟตอนเป็นเฟส เพื่อขยายสัญญาณอย่างสอดคล้องกัน
megamaser แตกต่างจากเลเซอร์แบบใช้แสงตรงที่ทำงานบนไมโครเวฟและวิทยุ ทิศทางของลำแสงแคบ และอนุญาตให้ตรวจจับการจัดตำแหน่งกับพื้นโลกได้ หากไม่มีเลนส์โน้มถ่วง ความสว่างที่สังเกตได้จะลดลงอย่างมาก
สภาพแวดล้อมที่วัตถุระยะไกล
กาแลคซีที่รวมกันมีอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์สูงเนื่องจากมีก๊าซอยู่ หลุมดำกัมมันต์มีส่วนกระตุ้นโมเลกุลผ่านไอพ่นและการแผ่รังสี ปัจจัยเหล่านี้รวมกันทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการสร้างเมเซอร์ที่มีความสว่างสูง
การเคลื่อนไปทางสีแดงของวัตถุบ่งชี้ว่าแสงเดินทางหลายพันล้านปีเพื่อมายังโลก ผู้สังเกตการณ์มองเห็นระบบเหมือนในอดีตอันห่างไกล หน้าต่างชั่วคราวนี้ช่วยให้เราสามารถศึกษากระบวนการวิวัฒนาการในจักรวาลดึกดำบรรพ์ได้
มุมมองสำหรับการสังเกตเพิ่มเติม
การวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับความถี่อื่นๆ สามารถปรับปรุงแบบจำลองของปรากฏการณ์ได้ กล้องโทรทรรศน์อย่าง Square Kilometer Array ซึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนา สัญญาว่าจะตรวจจับวัตถุที่อยู่ไกลออกไปได้อีก การรวมข้อมูลหลายลองจิจูดเข้าด้วยกันจะช่วยให้เข้าใจฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องได้ดีขึ้น
การค้นพบนี้ตอกย้ำความจำเป็นในการติดตามท้องฟ้าด้วยคลื่นวิทยุอย่างต่อเนื่อง กิกะเมเซอร์ชนิดใหม่อาจปรากฏในการสำรวจในอนาคตและให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการก่อตัวของโครงสร้างจักรวาล