Nors pavadinimas „kosminiai lazeriai“ skamba lyg iš pigių šeštojo dešimtmečio fantastinių romanų, šie reiškiniai yra visiškai realūs. Astrofizikai neseniai aptiko ryškiausią ir tolimiausią tokio tipo šaltinį, užfiksuotą iki šiol.
Šis vadinamasis gigamazeris sklinda iš milžiniško galaktikų susidūrimo regiono, esančio maždaug už 8 milijardų šviesmečių. Ten suspaustos dujos sudaro sąlygas hidroksilo (OH) molekulėms skleisti itin intensyvias radijo bangas tuo pačiu bangos ilgiu.
Rekordinis „milžiniškas mikrobangų lazeris“ buvo aptiktas Pietų Afrikoje veikiančiu MeerKAT radijo teleskopu. Stebėjimus sustiprino ir gravitacinio lęšiavimo reiškinys, kai masyvus objektas iškreipia erdvėlaikį ir dėl to sustiprina bei „iškraipo“ pro jį sklindančią spinduliuotę.
„Matome radijo atitikmenį lazeriui už pusės Visatos kelio. Be to, keliaudamos į Žemę radijo bangos dar labiau sustiprinamos idealiai išsirikiavusios, tačiau tiesiogiai nesusijusios priekinės galaktikos. Ji veikia kaip lęšis, panašiai kaip vandens lašas ant lango, nes jos masė iškreipia aplinkinį erdvėlaikį“, – aiškina Pretorijos universiteto (Pietų Afrika) astrofizikė Thato Manamela.
„Taigi turime radijo lazerį, pereinantį pro kosminį teleskopą, prieš jam pasiekiant galingą MeerKAT radijo teleskopą – visa tai kartu leido padaryti nuostabų, atsitiktinį atradimą“, – priduria ji.
Žodis „lazeris“ iš pradžių buvo akronimas, reiškiantis „šviesos stiprinimą naudojant stimuliuotą spinduliuotės emisiją“ (angl. light amplification by stimulated emission of radiation). Jei vietoje šviesos kalbėtume apie mikrobangas, gautume maserį – „lazerį“, veikiantį mikrobangų diapazone.
Lazeriai ir maseriai susidaro panašiomis sąlygomis. Reikia didelio kiekio sužadintų atomų ar molekulių ir fotonų, turinčių tam tikrą energiją. Kai toks fotonas pataiko į atomą ar molekulę, jis gali paskatinti išspinduliuoti dar vieną tokios pačios energijos fotoną. Šie papildomi fotonai savo ruožtu sužadina dar daugiau emisijos, todėl spinduliuotė ima stiprėti grandininiu būdu.
Natūralūs astrofiziniai maseriai gali susidaryti įvairiose sistemose: kometų aplinkose prie žvaigždžių, planetų ir žvaigždžių atmosferose, žvaigždėdaros regionuose ar supernovų liekanose. Dar galingesnė emisija, vadinama megamazeriu, kyla dar energingesnėse aplinkose – pavyzdžiui, prie supermasyvių juodųjų skylių arba susiduriant galaktikoms.
Naujai aptiktas objektas HATLAS J142935.3–002836 pranoksta net megamazerio lygį ir patenka į dar retesnę gigamazerio kategoriją. Tokie šaltiniai gali būti milijardus kartų ryškesni už įprastą maserį.
Toks milžiniškas energijos išsiskyrimas reikalauja neįsivaizduojamai galingos „krosnies“ – šiuo atveju ja tampa dviejų susiduriančių ir į vieną susiliejančių galaktikų sąveika. Stiprios gravitacinės jėgos suspaudžia dujas ir sukelia staigų jaunų žvaigždžių formavimosi protrūkį. Naujagimių žvaigždžių skleidžiami fotonai veikia aplink esančias hidroksilo molekules, sustiprindami jų mikrobangų spinduliuotę ir taip „užvesdami“ gigamazerį.
Šio reiškinio signalas iki MeerKAT radijo teleskopo keliavo 7,82 milijardo šviesmečių. Taip buvo pagerintas ankstesnis atstumo rekordas, siekęs maždaug 5 milijardus šviesmečių. Be to, tai ryškiausias iki šiol stebėtas gigamazeris – daugiausia dėl to, kad jo spinduliuotę pakeliui dar labiau sustiprino gravitacinis lęšiavimas.
Tyrėjai pabrėžia, kad šis atradimas išryškina MeerKAT potencialą tiriant didelio raudonojo poslinkio hidroksilo megamazerio šaltinius. Tokie stebėjimai padės geriau suprasti pačius maserius ir megamazerius, taip pat suteiks vertingų „žymeklių“, leidžiančių nagrinėti galaktikų ištekėjimus, susiliejimus ir kitus jų evoliucijos procesus.
