Мы обнаружили самый мощный микроволновый лазер в известной Вселенной

Астрономы заметили похожий на лазер луч микроволн, испускаемый двумя сталкивающимися галактиками, что является самым ярким и самым отдаленным примером этого явления, когда-либо наблюдавшимся.

Чтобы создать лазер, сначала необходимо перевести атомы в нестабильное состояние с более высокой энергией. Затем частицы света, или фотоны, выпущенные в эти атомы, заставят их расслабиться и испустить собственные фотоны, вызывая цепную реакцию, в результате которой образуется гораздо больше фотонов. Поскольку каждый атом излучает одинаковые фотоны, весь производимый свет имеет одну и ту же частоту, образуя луч когерентного света.

Тот же процесс может произойти, когда галактики столкнутся друг с другом. Газ обеих галактик сжимается, производя больше звезд и света. Пройдя сквозь облака пыли, этот свет может затем перевести гидроксильные ионы, состоящие из атомов водорода и кислорода, в более высокие энергетические состояния. Когда эти возбужденные ионы подвергаются воздействию радиоволн, например, из сверхмассивной черной дыры, они могут внезапно расслабиться и произвести луч чрезвычайно яркого и сфокусированного микроволнового излучения, известный как мазер.

Сейчас, Роджер Дин из Университета Претории в Южной Африке и его коллеги заметили самый яркий и самый далекий мазер на данный момент в галактике H1429-0028, находящейся на расстоянии почти 8 миллиардов световых лет от нас. Свет этой галактики искажается массивной галактикой между ней и Землей, которая действует как увеличительное стекло. Этот эффект называется гравитационное линзирование.

Дин и его коллеги использовали телескоп MeerKAT в Южной Африке, который состоит из 64 связанных радиотелескопов, действующих как одна гигантская тарелка, для поиска галактик, богатых молекулярным водородом, излучающим свет с характерной частотой. Но когда они направили MeerKAT на H1429-0028, они увидели сильное излучение света на более высокой частоте, который, как они знали, создается только мощными мазерами.

«Мы бегло рассмотрели частоту 1667 МГц. [frequency]просто чтобы посмотреть, можно ли его вообще обнаружить, и был этот гул, огромный [signal]. Это сразу же стало рекордом, — говорит Дин. — Это было по счастливой случайности».

Луч света из галактики настолько ярок, что мазер может заслуживать отдельной категории, называемой гигамазер, гораздо более мощной, чем мегамазеры, которые наблюдались в более близких к нам галактиках. «Это примерно в 100 000 раз превышает светимость звезды, но в далекой галактике, сконцентрированной в очень, очень маленькой части [electromagnetic] спектр», — говорит Дин.

Мы сможем обнаруживать подобные мазеры на гораздо больших расстояниях, когда в ближайшие годы будет завершена работа над установкой Square Kilometer Array в Южной Африке, гораздо более крупной и чувствительной версией MeerKAT, и она будет запущена в эксплуатацию в ближайшие годы, говорит он. Мэтт Джарвис в Оксфордском университете.

По словам Джарвиса, такие далекие галактические мазеры будут принадлежать одним из первых галактик, образовавшихся во Вселенной, и могут дать нам точную информацию о том, как галактики сливались в далеком прошлом. «[Masers] нужны очень точные условия”, – говорит он. “Вам нужно это радиоконтинуальное излучение и вам нужно это инфракрасное излучение, которое на самом деле вы получаете только от пыли, нагретой вокруг формирующихся звезд. Чтобы получить эти очень специфические физические условия для получения мазера, вам необходимо слияние галактик».

Мировая столица астрономии: Чили.

Познакомьтесь с астрономическими достопримечательностями Чили. Посетите некоторые из самых технологически продвинутых обсерваторий в мире и понаблюдайте за звездами под одним из самых чистых небес на Земле.