En signal färdas genom halva universums historia
För åtta miljarder år sedan inträffade något våldsamt ute i rymden – och först nu når dess eko fram till antennerna på ett teleskop i Sydafrika. En naturlig radiosignal från två kolliderande galaxer, nästan lika gammal som hälften av universums livstid, träffar de extremt känsliga antennerna på MeerKAT-teleskopet. Detta är endast möjligt tack vare ett sällsynt kosmiskt samspel mellan kollision, gravitation och extrem förstärkning.
Källan till signalen bär det anonyma katalognamnet HATLAS J142935.3-002836. Bakom detta namn döljer sig ett galaktiskt kaos mer än åtta miljarder ljusår bort. Vid den tidpunkten var universum omkring fem miljarder år gammalt – mindre än hälften så gammalt som idag.
En mellanliggande galax fungerar som naturligt förstoringsglas
Under normala omständigheter är strålning från sådana djup i rymden alldeles för svag för att registreras på jorden. Radioenergi tunnas ut på den gigantiska resan genom rum och tid. Här händer emellertid något speciellt: En annan galax, som befinner sig mellan källan och jorden, sitter exakt i siktlinjen.
Den mellanliggande galaxen verkar som ett naturligt förstoringsglas i rymden och förstärker radiosignalen många gånger.
Den enorma massan i denna galax kröker rummet omkring sig. Detta fenomen kallas en gravitationslins. Alla strålbanor som passerar i närheten böjs av och samlas – precis som ljus genom en glaslins, fast här är det själva rum och tid som förvrängs. Utan denna lyckliga trippel-uppställning – källa, lins, jord – skulle signalen ha försvunnit i det kosmiska bruset.
MeerKAT: 64 antenner jagar de svagaste radiosignalerna
MeerKAT-arrayen består av 64 parabolantenner spridda över dussintals kilometer i det torra sydafrikanska inlandet. Tillsammans fungerar de som ett gigantiskt öra för radiovågor från rymden. I april 2025 fångade anläggningen den rekordbrytande signalen.
- Placering: Karoo-öknen, Sydafrika
- Antal antenner: 64
- Frekvensområde: Radiovågor med mycket låg energi
- Kännetecken: Hög känslighet för extremt svaga signaler
- Användning: Föregångare till megaprojektet Square Kilometre Array
Ett internationellt forskarteam lett av astronomen Marcin Glowacki från universitetet i Pretoria genomsökte data från MeerKAT Absorption Line Survey – en storskalig himmelskartläggning. Här stötte de på det ovanliga radiospektrumet från riktningen mot HATLAS J142935. Känsligheten hos MeerKAT gör skillnaden: Där tidigare radioteleskop endast skulle ha sett bakgrundsbrus visar sig nu en tydlig, strukturerad radiostråle. Dess ursprung: en så kallad megamaser – eller sannolikt ännu mer än så.
När galaxer kolliderar och en kosmisk laser tänds
Radiokällan befinner sig i en region där två galaxer kraschar frontalt in i varandra. Deras gas- och dammreserver pressas samman, stöter mot varandra och virvlar runt. I sådana miljöer stiger täthet och temperatur abrupt.
Här finns också molekyler av hydroxyl (OH). De reagerar särskilt känsligt på dessa extrema förhållanden. När de blir kraftigt exciterade uppför de sig på samma sätt som atomer i en laserpekare på jorden: Många partiklar utsänder synkront strålning med samma våglängd.
Megamasern är i princip en gigantisk laser i radioområdet – miljoner gånger ljusare än typiska laboratorieexperiment.
Astrofysiker talar om en maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), här konkret en megamaser, eftersom effekten når astronomiska dimensioner. I HATLAS J142935 är händelsen uppenbarligen så våldsam att Glowackis team till och med benämner den som en gigamaser – en ny och ännu ljusare kategori.
Galaktisk plantskola för stjärnor
Den våldsamma utstrålningen avslöjar vad som pågår där: Kollisionen utlöser en regelrätt födelserush. Enligt analysen uppstår det i systemet varje år stjärnor med en sammanlagd massa på flera hundra solmassor. Till jämförelse producerar vår Vintergata endast ett par solmassor nytt stjärnmaterial om året.
Den rasande stjärnproduktionen håller hydroxylmolekylerna permanent i ett energiladdat tillstånd. Därigenom kör maser-processen nästan utan uppehåll – och skapar den rekordsignal som nu anländer till MeerKAT.
Gravitationslins: så bygger rymden sina egna teleskop
Den mellanliggande galaxen i siktlinjen spelar ytterligare en huvudroll i denna historia. Den fungerar inte bara som förstärkare utan gör överhuvudtaget händelsen synlig för oss. Genom olika linseffekter kan den:
- förstärka och göra originalsignalen ljusare,
- förvränga eller sträcka ut den,
- dela upp den i flera delbilder.
Dessa naturliga linser ger insikter som om man hade ett mycket större teleskop till förfogande. Den aktuella MeerKAT-signalen är det första kända exemplet på en hydroxyl-gigamaser som har påvisats med hjälp av en gravitationslins. För forskningen gäller detta som ett bevis på genomförbarhet: Metoden fungerar och skulle kunna bringa tusentals hittills dolda källor fram i ljuset.
Framtidsutsikt: Square Kilometre Array kommer att lyssna ännu djupare
MeerKAT är bara början. I Sydafrika och Australien håller man på att bygga Square Kilometre Array (SKA), världens största radioteleskopprojekt. Namnet avslöjar målet: En effektiv insamlingsyta på cirka en kvadratkilometer – fördelad på många tusen antenner.
| Instrument | Insamlingsyta | Känslighet | Tidsplan |
|---|---|---|---|
| MeerKAT | Några tiotusen kvadratmeter | Mycket hög | I drift |
| SKA (första fasen) | Nära 1 km² | Cirka tio gånger högre | Start av första etapp från 2028 |
Med SKA kommer ännu svagare megamasrar inom räckhåll. I kombination med gravitationslinser kan forskare därefter mäta radioutbrott från epoker som idag är fullständigt mörka. Utifrån dessa data kan man bygga upp kartor över det molekylära gaset i mycket avlägsna galaxer.
Därmed får astronomer ett arbetsredskap för att bättre rekonstruera den kosmiska historien om stjärnbildning: Hur ofta kolliderade galaxer? I vilka faser steg födelsetalen för stjärnor? Och hur påverkade sådana sammandrabbningar universums långsiktiga utveckling?
Vad begrepp som maser och gravitationslins egentligen betyder
Den som inte arbetar med astrofysik till vardags snubblar snabbt över fackbegreppen. I kärnan är de inte alls så exotiska:
- Maser: fungerar på samma sätt som en laser, fast i mikrovågs- eller radioområdet. Många partiklar avger samtidigt strålning med samma frekvens, vilket förstärker signalen enormt.
- Megamaser / Gigamaser: varianter där dessa processer äger rum på galaktisk skala. Energin härstammar från kollisioner, chockvågor och extremt täta gasmiljöer.
- Gravitationslins: massa böjer rumtiden. Allt som ligger bakom den framstår ljusare, förvrängt eller mångfaldigat – som genom ett gigantiskt glaslins av rent tyngdfält.
Genom sådana effekter kan man testa fysik som aldrig skulle vara uppnåelig på jorden. Förhållandena i kolliderande galaxer överträffar varje laboratorieanläggning miljoner gånger. Även minidetaljer i radiospektrumet ger fingervisningar om hur tät gasen är, hur snabbt den rör sig och vilka kemiska beståndsdelar som finns däri.
För många forskare har signaler som denna också en annan dragningskraft: De utvidgar bilden av universum bortom vackra Hubble-foton. I radioområdet visar sig ett vilt, dynamiskt kosmos där galaxer inte bara lugnt följer sina banor utan kraschar brutalt in i varandra, gaskällor exploderar och materia omvandlas till ohyggliga energimängder. Sådana radiorop från rymdens djup gör dessa processer mätbara i detalj för första gången.
