// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Fernster bekannter Radio-Laser aus einer Galaxienverschmelzung entdeckt
Ein gewaltiger Hydroxyl-Maser aus einer verschmelzenden Galaxie hat MeerKAT nach mehr als acht Milliarden Jahren Laufzeit erreicht. Das Signal stammt aus dem System HATLAS J142935.3-002836 bei einer Rotverschiebung von 1,027 und ist der fernste bekannte Vertreter seiner Art. Eine Vordergrundgalaxie verstärkt das Radiosignal zusätzlich durch Gravitationslinsenwirkung.
Pretoria (Südafrika). Hydroxyl-Megamaser entstehen vor allem in gasreichen Galaxienverschmelzungen, in denen intensive Infrarotstrahlung große Mengen von OH-Molekülen zur stimulierten Emission anregt. Das Prinzip ähnelt einem Laser, nur liegt die Strahlung bei den beiden wichtigsten OH-Linien im Radiobereich um 18 Zentimeter Wellenlänge.
Solche Quellen sind selten und waren über große kosmische Entfernungen lange schwer zu finden. Noch 2022 lag ein mit MeerKAT aufgestellter Entfernungsrekord bei gut fünf Milliarden Lichtjahren. Der neue Fund verschiebt diese Grenze nun bis zu einer Epoche, in der das Universum weniger als halb so alt war wie heute.
Ein internationales Team mit Erstautor Dr. Thato Manamela von der University of Pretoria (UP) hat das Galaxiensystem HATLAS J142935.3-002836 mit dem südafrikanischen Radioteleskop MeerKAT untersucht. Die öffentlich zugängliche Forschungsfassung liegt derzeit als Preprint vor und wurde nach Angaben der Autoren bereits zur Veröffentlichung angenommen.
Die Beobachtungen stammen aus dem April 2021. Von einem sechsstündigen Beobachtungsblock entfielen rund 4,7 Stunden auf das Ziel. MeerKAT registrierte dabei die auf etwa 823 Megahertz rotverschobene OH-Strahlung mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von mehr als 150. Zugleich fand das Team im selben Breitbanddatensatz eine zuvor unbekannte Absorptionslinie von neutralem Wasserstoff.
Entscheidend für die auffällige Signalstärke ist eine Vordergrundgalaxie bei einer Rotverschiebung von 0,218. Ihre Masse krümmt die Raumzeit und vergrößert die dahinterliegende Galaxienverschmelzung bei Rotverschiebung 1,027. Frühere Modelle ergeben für große Bereiche eine etwa neun- bis zehnfache Verstärkung, einzelne sehr kompakte Maserregionen könnten je nach Lage sogar deutlich stärker vergrößert werden.
„Dieses System ist wirklich außergewöhnlich“, sagt Dr. Thato Manamela.
Ohne Korrektur für die Gravitationslinse beträgt der dekadische Logarithmus der OH-Leuchtkraft in Einheiten der Sonnenleuchtkraft 5,51 ± 0,67. Damit ist der neue Maser der scheinbar leuchtkräftigste bekannte OH-Megamaser. Wird für das Gesamtsignal eine ungefähr zehnfache Linsenverstärkung angenommen, sinkt dieser logarithmische Wert auf etwa 4,5. Der Maser gehört dann noch immer zu den leuchtkräftigsten bekannten Systemen und fällt in die Gigamaser-Klasse.
Das Spektrum ist ungewöhnlich komplex. Fünf modellierte Komponenten reichen von einer sehr schmalen Linie mit rund 7 Kilometern pro Sekunde Breite bis zu einer breiten Komponente mit rund 315 Kilometern pro Sekunde. Weil MeerKAT die OH-Emission räumlich nicht auflösen konnte, bleibt offen, welche Bereiche der verschmelzenden Galaxien die einzelnen Linien erzeugen und wie stark sie jeweils vergrößert werden.
Auch die neu entdeckte Wasserstoffabsorption liefert Hinweise auf die Gasbewegung. Die OH-Emission ist gegenüber kaltem neutralem und molekularem Gas blauverschoben, was zu einem warmen molekularen Ausstrom passen könnte. Die Autoren betonen aber, dass auch zwei verschmelzende Galaxienkerne oder andere räumlich getrennte Maserregionen das Profil erklären können. Höher aufgelöste Radiobeobachtungen sind nötig, um diese Möglichkeiten zu unterscheiden.