Durante unas 4,7 horas, las antenas de MeerKAT estuvieron escuchando una región aparentemente minúscula del cielo. Lo que apareció en los datos había comenzado su viaje cuando el Universo tenía menos de la mitad de su edad actual.
Era una potentísima emisión procedente de HATLAS J142935.3−002836, un sistema de galaxias en plena fusión situado a un desplazamiento al rojo de 1,027, equivalente a mirar más de 8.000 millones de años hacia el pasado. El equipo dirigido por Thato Manamela, de la Universidad de Pretoria, acaba de identificar allí el megamáser de hidroxilo más distante descubierto hasta ahora.
La señal fue tan clara que alcanzó una relación señal-ruido superior a 150, pese a que MeerKAT estuvo observando directamente el objeto menos de cinco horas. Hasta ahora, las búsquedas de este tipo de fenómenos habían llegado principalmente a desplazamientos al rojo inferiores a 0,25. Esta detección salta directamente hasta 1,027.
Es el equivalente cósmico de un láser, pero funcionando con microondas
La palabra “láser” resulta útil para imaginar lo que está ocurriendo, aunque técnicamente estamos ante un máser.
Las moléculas de hidroxilo (OH) presentes en enormes reservas de gas pueden ser excitadas por una intensa radiación infrarroja. Bajo las condiciones adecuadas, esa energía provoca una emisión estimulada y amplificada de microondas, un mecanismo físico equivalente al de un láser pero operando a longitudes de onda mucho mayores, alrededor de los 18 centímetros.
Cuando el proceso sucede a escala galáctica y alcanza luminosidades extraordinarias recibe el nombre de megamáser de hidroxilo. Suelen aparecer precisamente en ambientes extremos: galaxias en colisión, regiones con enormes cantidades de gas molecular, formación estelar explosiva y, en algunos casos, sistemas que podrían albergar dos agujeros negros supermasivos activos.
HATLAS J142935.3−002836 cumple prácticamente todos los requisitos. Observaciones anteriores ya habían mostrado que está formado por dos galaxias en una gran fusión, con una proporción de masas cercana a 1:3, una enorme reserva de gas y una tasa de formación estelar de alrededor de 394 masas solares cada año. Su apariencia recuerda incluso a las famosas galaxias Antena, aunque estamos contemplándolo cuando el Universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual.
La señal es tan extraordinaria que podría merecer un nombre todavía mayor: “gigamáser”
El espectro detectado por MeerKAT presenta las dos líneas características del hidroxilo, originalmente emitidas alrededor de 1.665 y 1.667 MHz, junto con una estructura extremadamente compleja formada por componentes estrechos y otras que alcanzan unos 300 km/s de anchura.
Antes de corregir un efecto crucial, su luminosidad aparente alcanza aproximadamente 10^5,51 veces la luminosidad del Sol en la línea de OH, lo que la convierte en la emisión de este tipo aparentemente más luminosa conocida. Incluso teniendo en cuenta la amplificación gravitatoria, sigue estando entre los máseres de hidroxilo más poderosos jamás detectados.
Por eso la Universidad de Pretoria señala que su potencia podría justificar una denominación todavía más espectacular: “gigamáser”.
Pero hay un cómplice entre nosotros y aquellas galaxias.
Otra galaxia, situada mucho más cerca a un desplazamiento al rojo de 0,218, se encuentra exactamente en la línea de visión. Su gravedad curva el espacio-tiempo y actúa como una lente gravitatoria, deformando y amplificando la imagen del sistema lejano hasta producir prácticamente un anillo de Einstein. En otras longitudes de onda se ha calculado una amplificación aproximada de entre ocho y diez veces, aunque algunas regiones muy compactas del máser podrían experimentar aumentos todavía mayores.
MeerKAT acaba de demostrar que podemos escuchar estas señales desde la mitad del Universo observable
La importancia del hallazgo va mucho más allá de un récord de distancia.
Hasta ahora, los megamáseres de hidroxilo se estudiaban principalmente en el Universo relativamente cercano. Detectarlos a distancias semejantes permite utilizar esas emisiones como faros para localizar grandes fusiones galácticas ocultas por polvo y estudiar cómo evolucionaban el gas, la formación de estrellas y los agujeros negros hace miles de millones de años.
Y MeerKAT es solo el principio. El futuro Square Kilometre Array tendrá una sensibilidad mucho mayor y podría transformar estos objetos extremadamente raros en toda una población detectable a grandes distancias.
La señal recibida en Sudáfrica salió de aquellas galaxias hace más de 8.000 millones de años, atravesó medio Universo y fue amplificada en el camino por la gravedad de otra galaxia.
Cuando finalmente alcanzó las 64 antenas de MeerKAT, llevaba consigo una imagen de un cosmos radicalmente distinto: dos galaxias chocando, formando estrellas a un ritmo brutal y produciendo un “láser” natural tan potente que todavía podemos detectarlo miles de millones de años después.
