Astronomi su 2023. godine napravili iznimno važno otkriće – prvi put su opservirali prirodni laser u udaljenoj galaksiji. Ta pojava, tehnički nazvana maser, emitira koherentno zračenje koje je do nas putovalo gotovo osam milijardi godina kroz šireći se svemir. Riječ je o neviđenom pogledu u fiziku ranog svemira i prilici za testiranje modela nastanka zvijezda, međuzvjezdane kemije i velikih struktura kosmosa.
Što je kozmički laser?
U svakodnevnom govoru laser je izvor koherentne vidljive svjetlosti, no astrofizički laseri najčešće su maseri – pojačano mikrovalno ili infracrveno zračenje. Molekule ili atomi u posebnom okruženju, primjerice u molekularnom oblaku blizu masivne zvijezde, mogu biti “pumpani” u više energetske stanja. Kada foton odgovarajuće frekvencije prođe pokraj pobuđenih atoma, oni stimulirano padaju u niže stanje i pri tome emitiraju drugi foton koji je u fazi s prvim. Rezultat je uzak, svijetao snop koji može putovati ogromne udaljenosti bez značajnog širenja.
Ova pojava razlikuje se od običnog toplinskog zračenja upravo po svojoj koherentnosti – valovi su usklađeni u fazi i smjeru, što stvara karakteristično uski spektar emisije. Takvo zračenje djeluje poput prirodnog pojačala svjetlosti, ali u području mikrovalova ili infracrvenog spektra.
Otkriće u galaksiji J0806+7248
Tijekom 2023. godine, teleskopi Very Large Array (VLA) i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) uočili su neobično jaku i usku emisijsku liniju na frekvenciji od 1,4 GHz u galaksiji J0806+7248. Ta galaksija ima crveni pomak od približno 0,9, što znači da je promatramo u vremenu kada je svemir bio mlađi od polovice svoje današnje starosti – otprilike osam milijardi godina u prošlost.
Iznimna uskoća te emisijske linije – manja od jednog dijela u deset tisuća širine koju bi očekivali od običnog toplinskog dopplerovog širenja – ukazuje na koherentno pojačanje, a ne na standardnu toplinsku emisiju. Dodatna promatranja Green Bank teleskopom potvrdila da je zračenje jako polarizirano, što je karakterističan znak maserske aktivnosti.
Ključni podaci o ovom kozmičkom laseru su:
- Što je promatrano: Prirodni laser (točnije maser) – koherentno mikrovalno zračenje pojačano stimuliranom emisijom u udaljenoj galaksiji
- Izvor: Galaksija J0806+7248 (crveni pomak z≈0,9)
- Prijeđena udaljenost: Oko osam milijardi godina kroz šireći se svemir
- Frekvencija zračenja: 1,4 GHz
- Godina otkrića: 2023.
- Korišteni teleskopi: VLA, ALMA i Green Bank Telescope
Zašto je ovo otkriće važno?
Ovo otkriće pruža astronomima dosad neviđenu priliku za proučavanje fizike ranog svemira. Promatranjem kozmičkog masera mogu se testirati modeli nastanka zvijezda u mlađem svemiru, razumjeti procesi u međuzvjezdanoj kemiji i provjeriti teorije o velikim strukturama kosmosa kroz ogromnu kosmičku vremensku skalu.
Polarizacija zračenja daje dodatne informacije o magnetskim poljima u galaksiji i okolini u kojoj maser nastaje. To pomaže razumjeti fizičke uvjete u tim ekstremnim područjima – oko masivnih zvijezda u nastanku, u molekularnim oblacima i u aktivnim galaktičkim jezgrama.
Što buduća istraživanja mogu otkriti?
Astronomi se nadaju da će pronalaženje sličnih pojava u drugim udaljenim galaksijama omogućiti stvaranje cijele nove grane astronomije – kozmičke maserske astronomije. Svaki novi primjerak pružit će dodatne podatke o uvjetima u ranom svemiru i pomoći u razum