En signal reser 8 miljarder ljusår genom rymden – och upptäcks ändå
Vi talar om en ovanlig och extremt tydlig signal från två galaxer på kollisionskurs, över 8 miljarder ljusår bort. Tack vare en slumpmässig kosmisk ”justeringspunkt” förstärktes radiosignalen så kraftfullt att den ändå kunde mätas här på jorden.
Det registrerade objektet bär den tekniska beteckningen HATLAS J142935.3-002836. Detta galaxsystem sände ut radiosignalen när universum bara var omkring 5 miljarder år gammalt – ännu inte hälften så gammalt som idag. Signalen färdades därefter mer än hälften av det observerbara universum innan den nådde antennerna i det sydafrikanska radioteleskopnätverket MeerKAT.
Under normala förhållanden är naturliga radiosignaler från så stora avstånd alldeles för svaga. De sprids, tappar intensitet och försvinner i det kosmiska bruset. Ändå dök denna signal tydligt upp i MeerKATs mätningar i april 2025. Förklaringen är ett sällsynt samspel mellan tre himlakroppar på en och samma tänkta linje.
Gravitationslinsen fungerar som en kosmisk förstärkare
Halvvägs mellan källan och jorden finns en annan galax. Denna mellanliggande galax har så stor massa att den förvränger rumtiden omkring sig. Detta fenomen kallas en gravitationslins. Ljus- och radiosignaler som passerar tätt förbi en sådan massa böjs av och samlas, som om de passerar genom ett gigantiskt förstoringsglas.
Gravitationslinsen förstärkte radiosignalen betydligt och gjorde det möjligt att upptäcka en källa som annars hade varit osynlig.
Enligt forskargruppen under ledning av astronomen Marcin Glowacki från universitetet i Pretoria rör det sig om en ovanligt sällsynt konfiguration: en avlägsen källa, en linsande galax mellan dem och jorden exakt i förlängningen. Uppgifterna kommer från MeerKAT Absorption Line Survey, ett större projekt som systematiskt kartlägger radiosignaler från svaga, avlägsna källor.
Eftersom linsen höjde signalens intensitet markant kunde forskarna analysera detaljer som normalt ligger utom räckhåll. Därmed blir en kategori av händelser synliga som astronomer hittills bara känt från relativt närliggande galaxer.
Vad är en megamaser – och varför talar forskarna nu om en ’gigamaser’?
Den registrerade radiosignalen uppstår till följd av så kallade hydroxylmolekyler (OH) i en extremt turbulent region där två galaxer kolliderar frontalt. Under en sådan kollision komprimeras enorma moln av kall gas. Trycket och temperaturen stiger våldsamt, varvid molekylerna försätts i ett exciterat tillstånd.
De exciterade molekylerna sänder därefter ut koordinerade radiosignaler – en process som påminner om en lasers verkan, men på radiovåglängder och i galaktisk skala. Sådana källor kallas masrar. När de är ovanligt kraftfulla och opererar på kosmisk skala betecknas de megamasrar.
I fallet HATLAS J142935 handlar det om en ännu mer extrem variant. Signalen är så tydlig att Glowacki och hans kollegor föreslår att använda en ny kategori: en ”gigamaser”. Intensiteten överträffar den hos alla tidigare uppmätta hydroxyl-megamasrar.
- Källtyp: hydroxyl-gigamaser
- Avstånd: mer än 8 miljarder ljusår
- Område: kollision mellan två gasfyllda galaxer
- Särskilt kännetecken: förstärkt av en gravitationslins mellan källan och jorden
En stjärnfabrik för full kraft
De kolliderande galaxerna producerar tillsammans uppskattningsvis hundratals solmassor i nya stjärnor varje år. Det är tiotusentals till hundratals gånger mer än i Vintergatan. Denna höga produktionshastighet pekar på stora reserver av molekylär gas – det grundläggande råmaterialet till nya stjärnor.
Gigamasern avslöjar hur denna gas är fördelad i kärnan av de smältande galaxerna. Genom att noggrant mäta vilka frekvenser och intensiteter hydroxyllinjerna har kan astronomer härleda var gasen samlas, hur snabbt den rör sig och hur turbulent den är.
Gigamasrar fungerar som radiofyrar: de markerar de mest våldsamt aktiva och livliga stjärnfabrikerna i det unga universum.
MeerKAT som föregångare för en ny generation jätteteleskop
MeerKAT, som består av 64 antenner i det torra Karoo-området, räknas som ett av världens mest känsliga radioteleskop inom sitt frekvensområde. Systemet skannar löpande stora delar av den södra himlen och är särskilt lämpligt för att fånga upp svaga, avlägsna signaler.
Den sydafrikanska anläggningen tjänar inte bara till enstaka fynd. MeerKAT fungerar också som testplattform för det betydligt större Square Kilometre Array (SKA), som under de kommande åren byggs upp i Sydafrika och Australien. Det projektet kommer att omfatta tusentals antenner och uppnå en effektiv uppsamlingsyta på omkring en kvadratkilometer.
| Instrument | Antal antenner | Viktigaste egenskap |
|---|---|---|
| MeerKAT | 64 | Hög känslighet på södra halvklotet, idealisk för djupfältsmätningar |
| SKA (första fasen) | Tusentals | Cirka tio gånger känsligare, betydligt större himmelsområde per ögonblicksbild |
De första faserna av SKA förväntas vara operativa omkring 2028. Forskare förutser att antalet kända megamasrar och gigamasrar därefter kommer att öka explosivt. Särskilt områden där tunga galaxhopar fungerar som naturliga linser prioriteras högt. Dessa hopar förstärker flera avlägsna källor samtidigt och utgör därmed en sorts kosmisk antennuppsättning.
Därför är astronomer så entusiastiska över masrar
För kosmologer är masrar långt mer än kuriositeter. De levererar mätpunkter som gör det möjligt att kartlägga storskaliga processer i universum mycket bättre. Med kraftfulla masrar kan forskarna bland annat:
- uppskatta mängden kall molekylär gas i avlägsna galaxer;
- undersöka hur ofta galaxer smälte samman i det tidiga universum;
- studera sambandet mellan kollisioner och toppar i stjärnbildningen;
- använda gravitationslinseffekter för att kartlägga fördelningen av mörk materia i linsande galaxer.
Genom att katalogisera många sådana källor uppstår en statistisk bild: hur ofta förekommer gigamasrar, i vilka typer av galaxer och vid vilka kosmiska tidpunkter? Dessa uppgifter är avgörande för att testa simuleringar av galaxers bildning och tillväxt.
Från mystiskt brus till användbart kosmiskt mätinstrument
Radiosignaler från universum låter som brus för det mänskliga örat, men innehåller en skatt av information. Varje molekyltyp sänder ut på sina egna karakteristiska frekvenser. För hydroxylmolekyler ligger dessa linjer i det radiofrekvensområde som MeerKAT är särskilt lämpligt att mäta. På grund av rödförskjutningen – utsträckningen av våglängder till följd av universums expansion – förskjuts dessa frekvenser mot lägre värden för avlägsna källor.
Det förskjutna spektrumet berättar var källan befinner sig och hur snabbt galaxen avlägsnar sig från oss. Signalen från HATLAS J142935 visar att galaxen befinner sig djupt inne i universums tidiga historia. Kombinationen av avstånd, tydlighet och förstärkning via gravitationslinsen gör den till en sorts kalibreringspunkt för framtida sökningar efter ännu svagare masrar.
För icke-fackfolk kan begrepp som megamaser, gigamaser och gravitationslins verka abstrakta, men de berör direkt frågor som sysselsätter många: Hur uppstod de första galaxerna? Hur växte universum till sin nuvarande struktur? Och vilken roll spelar osynlig materia i det hela? Genom att studera dessa extremt tydliga radiosignaler får astronomer mer konkreta verktyg för att rekonstruera de stora linjerna i universums historia.
Det kan hjälpa att betrakta masrar som naturvetenskapliga laboratorier på stort avstånd. De förhållanden som råder – densiteter, temperaturer och hastigheter – låter sig inte återskapas på jorden. Genom att omsorgsfullt mäta deras strålning testar forskarna sina teorier om strålningsprocesser, tyngdkraft och samspelet mellan gas, stjärnor och svarta hål under betingelser som endast universum självt kan erbjuda.
