Sydafrikanskt teleskop fångar rekordradiosignal från universums ungdom

En ljussignal från universums forntid

Ett radioteleskop i Sydafrika har fångat upp en signal från rymden som härstammar från en tid då universum fortfarande var ungt. Signalen är den kraftfullaste i sitt slag som någonsin registrerats och ger en sällsynt inblick i en våldsam kollision mellan två galaxer åtta miljarder ljusår bort.

I centrum för observationen befinner sig ett objekt med den torra beteckningen HATLAS J142935.3-002836. Bakom detta tekniska namn döljer sig ett galaktiskt kaos: Två galaxer krockar, deras gasmoln kollapsar, nya stjärnor bildas i rasande tempo – och mitt i alltihop uppstår en extremt kraftfull radiosignal.

Signalen har rest i åtta miljarder år

Strålen påbörjade sin resa för omkring åtta miljarder år sedan, när universum var ungefär fem miljarder år gammalt. Sedan dess har den korsat mer än hälften av det synliga kosmos innan den i april 2025 träffade antennerna på det sydafrikanska radioteleskopet MeerKAT.

Den nu uppmätta radiosignalen anses vara den mest avlägsna och samtidigt kraftfullaste signalen i sitt slag som hittills registrerats.

Under normala omständigheter skulle en sådan radiosignal på detta avstånd vara alldeles för svag för att kunna fångas upp med dagens instrument. Strålningen skulle bli mer och mer utspädd med det växande avståndet. Här spelar en sällsynt kosmisk händelse en avgörande roll.

Gravitationslins: När en galax blir till ett kosmiskt förstoringsglas

Mellan den avlägsna källan och jorden befinner sig ytterligare en galax, ungefär mitt på sträckan. Dess enorma massa kröker rymden omkring sig. Denna krökning verkar som en gigantisk lins och koncentrerar de radiovågor som utsänds från den kolliderande galaxen.

Astrofysiker talar om en gravitationslins. Linsen förstärker signalen mångfaldigt, precis som ett brännglas koncentrerar solljuset. Utan denna exakta rumsliga sammanträffning – källa, lins och jorden nästan perfekt på en linje – skulle strålen i praktiken ha varit osynlig.

Teamet lett av astronomen Marcin Glowacki från universitetet i Pretoria fann denna särskilda konstellation i data från MeerKAT Absorption Line Survey, en stor observationskampanj med MeerKAT. Experterna analyserade spektra från många himmelsregioner och stötte därigenom på den ovanligt kraftfulla signalen. En första analys publicerades på plattformen Arxiv.

MeerKAT: 64 antenner i Karoo-öknen

MeerKAT består av 64 enskilda antenner, fördelade i det ödsliga landskapet i Karoo i Sydafrika. Tillsammans utgör de ett högkänsligt nätverk som fångar upp radiovågor från rymden. Systemet avsöker stora delar av den södra himlen och är särskilt lämpligt för att spåra svaga och avlägsna källor.

• Placering: Karoo-öknen i Sydafrika
• Antal antenner: 64
• Frekvensområde: Radiovågor med låg energi
• Användningsområde: Avlägsna galaxer, pulsarer, gasmoln, gravitationslinser

Tack vare den höga känsligheten kan MeerKAT mäta signaler som för äldre radioteleskop helt enkelt skulle drunknat i bruset. Just denna förmåga var avgörande för att överhuvudtaget kunna känna igen den nu rapporterade rekordsignalen.

När galaxer kolliderar: Så uppstår en kosmisk laser

Den registrerade signalen härstammar från en så kallad hydroxyl-megamaser. Bakom detta tunga uttryck döljer sig en process som låter sig förklaras relativt åskådligt.

I de kolliderande galaxerna i HATLAS J142935 finns enorma moln av molekylär gas som är rik på hydroxylmolekyler (OH). Under sammanstötningen pressas dessa moln brutalt ihop. Densitet och temperatur stiger kraftigt, chockvågor rasar genom gasen. I denna miljö försätts hydroxylmolekylerna i ett upphetsad tillstånd.

När de faller tillbaka till ett lägre energitillstånd utsänder de radiovågor – men inte slumpmässigt åt alla håll, utan i form av en förstärkt, koherent stråle. Det påminner om den fysiska mekanismen bakom en laser, fast inte i ett laboratorium utan på galaktisk skala. Därför talar man om en maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), i extrema fall en megamaser.

Den nu registrerade strålen är så intensiv att forskare vill placera den i en helt ny kategori: gigamasern.

Den uppmätta ljusstyrkan överträffar alla hittills kända hydroxyl-megamasrar. Det tyder på att särskilt våldsamma processer pågår i det inblandade galaxparet. Uppskattningar antyder att nya stjärnor med flera hundra solmassor uppstår varje år – ett sant fyrverkeri av stjärnbildning.

Varför astronomer älskar sådana maser-signaler

För astrofysiker är masrar inte bara spektakulära, de är också extremt användbara. Signalerna ger information om var molekylär gas befinner sig i en avlägsen galax, hur snabbt den rör sig och hur tät den är. Eftersom masrar kan vara så ljusstarka kan de påvisas även på avstånd där normal radiostrålning för länge sedan inte skulle vara mätbar.

Med varje nyupptäckt objekt av detta slag utvidgar forskare sin karta över det tidiga universum. De kan bättre förstå när och hur galaxer smälte samman, hur snabbt stjärnbildningsfrekvensen ökade då, och vilken roll kollisioner spelade i sammanhanget.

MeerKAT som föregångare till Square Kilometre Array

Den nu rapporterade observationen är den första kända hydroxyl-gigamasern som påvisats tack vare en gravitationslins. Därmed bekräftas en strategi som många experter sätter stora förhoppningar till: systematiskt söka efter radiokällor där massiva galaxhopar fungerar som förstärkare.

MeerKAT tjänar i detta sammanhang som testområde för det ambitiösa Square Kilometre Array (SKA). Detta internationella projekt syftar till att uppföra tusentals antenner i Sydafrika och Australien under de kommande åren. Tillsammans ska de nå en uppsamlingsyta på cirka en kvadratkilometer – därav namnet.

De första utbyggnadsstegen av SKA förväntas gå igång från 2028. Med sin betydligt ökade känslighet kommer systemet att kunna spåra signaler som idag ligger långt under varje detektionsgräns. Många av de svagare masrarna kommer då potentiellt att kunna bli synliga via omvägen över en gravitationslins.

Jakten på tusentals dolda ”rymdlasrar”

Framtida observationer riktar sig målmedvetet mot regioner där stora galaxhopar kraftigt förvränger rymden. Sådana hopar verkar som ett helt fält av kosmiska förstoringsglas. Den som systematiskt övervakar dessa himmelsområden har goda chanser att registrera ett stort antal ytterligare masrar.

Experter räknar med att det under de kommande åren kommer att uppstå ett regelrätt arkiv av avlägsna maserkällor. Från fördelningarna, ljusstyrkorna och hastigheterna för dessa objekt kan man sedan härleda en sorts statistisk historia om universum: När var galaxkollisioner särskilt frekventa? I vilken epok uppstod flest stjärnor? Hur har mängden kall gas förändrats över miljarder år?

Vad som döljer sig bakom några fackbegrepp

Den som inte dagligen sysslar med astrofysik snubblar lätt över begrepp som ”gravitationslins” eller ”maser”. En kort översikt hjälper till att sätta upptäcktens räckvidd i perspektiv.

• Gravitationslins: Massa kröker rymden. Ljus och radiovågor följer denna krökning. En mycket massiv galax eller galaxhop kan förstärka och förvränga strålning från objekt bakom den, precis som en glaslins.
• Maser: Fysiskt besläktad med lasern, fast inom mikrovågs- och radioområdet. Upphetsade molekyler utsänder förstärkt, fokuserad strålning.
• Ljusår: Den sträcka ljuset tillryggalägger på ett år – cirka 9,46 biljoner kilometer. Åtta miljarder ljusår motsvarar alltså en resa över kosmiska dimensioner.

En praktisk bild: Den som om natten ser en avlägsen stad uppfattar oftast bara ett diffust sken. Masrar beter sig som en strålkastare i den staden som pekar precis i vår riktning. Även från enormt avstånd är denna strålkastare fortfarande synlig – särskilt när en lins ytterligare koncentrerar ljuset.

Med MeerKAT och sedan SKA växer chansen att registrera allt fler av dessa kosmiska ”strålkastare”. Varje nyupptäckt källa utvidgar bilden av det unga universum ett stycke ytterligare. Det som idag framstår som ett enskilt, spektakulärt rekordfall kan snart visa sig vara en pusselbit i ett mycket större helhetsmönster.