最明亮最遙遠(yuǎn)的微波激射現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)
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科技日報北京2月24日電 （記者張夢然）天文學(xué)家觀測到已知宇宙中能量最強(qiáng)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(yuǎn)的微波激射實(shí)例。
微波激射的產(chǎn)生機(jī)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(qiáng)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(jī)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(tuán)隊利用位于南非的MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡陣列進(jìn)行了這項觀測。該陣列由64臺相互連接的射電望遠(yuǎn)鏡組成一個巨大天線，接收微弱的宇宙信號。研究團(tuán)隊在觀測星系H1429-0028時，于1667兆赫茲頻率上檢測到異常強(qiáng)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(yuǎn)星系的信號增強(qiáng)，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(qiáng)度創(chuàng)下新紀(jì)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(yuǎn)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(tuán)隊認(rèn)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(yuǎn)鏡建成并投入使用，天文學(xué)家預(yù)計將能在更遙遠(yuǎn)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。
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