天文學(xué)家觀測到已知宇宙中能量最強的“激光”——微波激射現(xiàn)象。該信號源自一個距離地球約80億光年的星系H1429-0028，由兩個星系在碰撞合并過程中產(chǎn)生，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最明亮且最遙遠的微波激射實例。
微波激射的產(chǎn)生機制與激光相似：特定物質(zhì)(如羥基離子)的原子被激發(fā)至高能態(tài)后，在受到入射光子觸發(fā)時，會釋放出相同頻率的光子，從而形成高度一致的相干光束。在星系合并過程中，大量星際氣體受到劇烈擠壓，觸發(fā)新一輪恒星形成并釋放出強烈輻射。這些輻射穿過星系中的塵埃云，能夠?qū)⑵渲械牧u基離子激發(fā)到高能級。當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的離子再受到來自星系核心超大質(zhì)量黑洞等的射電波沖擊時，便會瞬間釋放出異常明亮且高度聚焦的微波輻射束，這一機制被稱為“微波激射器”。
南非比勒陀利亞大學(xué)的羅杰·迪恩及其團隊利用位于南非的MeerKAT射電望遠鏡陣列進行了這項觀測。該陣列由64臺相互連接的射電望遠鏡組成一個巨大天線，接收微弱的宇宙信號。研究團隊在觀測星系H1429-0028時，于1667兆赫茲頻率上檢測到異常強烈的發(fā)射信號，該特征明確指向了微波激射過程。得益于該星系與地球之間另一個大質(zhì)量星系所產(chǎn)生的“引力透鏡”效應(yīng)——后者如同一個天然放大鏡，將遙遠星系的信號增強，使得這一微弱但集中的輻射被清晰捕捉。
此次發(fā)現(xiàn)的微波激射強度創(chuàng)下新紀錄，輻射亮度約為太陽總光度的十萬倍，且能量高度集中在極窄的微波頻段內(nèi)。其威力可能遠超以往在鄰近星系中觀測到的“巨型輝光激射器”，或可歸類為一種新型的“巨型激射器”。研究團隊認為，這類現(xiàn)象需要星系合并等極端環(huán)境才能產(chǎn)生，因此可以作為探測早期宇宙中星系碰撞與演化過程的重要“探針”。
隨著南非平方公里陣列等下一代更靈敏的射電望遠鏡建成并投入使用，天文學(xué)家預(yù)計將能在更遙遠的宇宙深處發(fā)現(xiàn)更多類似的微波激射現(xiàn)象。這些來自宇宙初代星系的光束，有望為了解星系形成與合并的精確物理條件提供關(guān)鍵信息。
責(zé)任編輯：陸迪
