MeerKAT fängt acht Milliarden Jahre altes Gigamaser-Signal von HATLAS J142935.3-002836 dank Gravitationslinse ein

Ein Radioteleskop in Südafrika hat ein außergewöhnlich starkes Radiosignal aufgezeichnet, das über acht Milliarden Jahre durch das All unterwegs war. Hinter diesem „Schrei“ aus der frühen Kosmosgeschichte steckt die gewaltige Kollision zweier Galaxien – und ein glücklicher astronomischer Zufall, der die Strahlung überhaupt erst nachweisbar machte.

Ein Radiosignal reist über die halbe sichtbare Welt des Alls

Im Mittelpunkt steht ein Objekt mit der sachlichen Kennung HATLAS J142935.3-002836. Was wie eine bloße Zahlenfolge wirkt, ist in Wirklichkeit ein Galaxienpaar, das vor etwa acht Milliarden Jahren zusammengestoßen ist. Zu diesem Zeitpunkt war das Universum ungefähr fünf Milliarden Jahre alt – nicht mehr in den Kinderschuhen, aber noch weit vom heutigen kosmischen Zustand entfernt.

Bevor die Strahlung im April 2025 die Antennen des Radioteleskops MeerKAT in der südafrikanischen Karoo-Wüste erreichte, hatte sie mehr als die halbe Strecke durch den beobachtbaren Kosmos zurückgelegt. Üblicherweise wären Radiowellen aus einer solchen Entfernung bereits viel zu schwach, um von der Erde aus noch zuverlässig gemessen zu werden.

Erst ein außergewöhnliches Zusammenspiel von drei Himmelskörpern machte das Rekordsignal überhaupt messbar.

Zwischen Quelle und Erde befindet sich nämlich noch eine dritte Galaxie. Deren Masse verbiegt den Raum in ihrer Umgebung – genau der Effekt, den die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt. Diese Krümmung wirkt wie eine riesige natürliche Lupe, eine Gravitationslinse.

Gravitationslinse: Die Natur baut ein Teleskop in den Kosmos

Die „Zwischengalaxie“ sitzt so präzise auf der Sichtlinie, dass sie die Radiowellen des kollidierenden Galaxienpaares sammelt und verstärkt. Astronominnen und Astronomen bezeichnen das als Linsen-Effekt:

• Die Masse der Zwischen-Galaxie verformt den Raum.
• Radiowellen werden auf ihrem Weg entsprechend abgelenkt.
• Das Signal wirkt für uns deutlich heller und kräftiger, als es ohne Linse wäre.

Solch eine Verstärkung kann die beobachtete Helligkeit um ein Vielfaches erhöhen. Ohne diesen Boost wäre der Radioschein von HATLAS J142935 von der Erde aus schlicht nicht auffindbar gewesen. Ein Team um den Astronomen Marcin Glowacki von der Universität Pretoria spürte diese seltene Dreifach-Konstellation in den Daten einer großen MeerKAT-Durchmusterung auf.

Dafür analysierten die Forschenden Messungen aus dem MeerKAT Absorption Line Survey – und stießen auf ein Signal, das sofort herausstach: ungewöhnlich intensiv, ungewöhnlich weit entfernt und klar einem bestimmten physikalischen Mechanismus zuzuordnen.

Wenn Galaxien zusammenkrachen: Ein „Laser“ aus dem All entsteht

Der Kern der Entdeckung ist ein sogenannter Hydroxyl-Megamaser. Hinter dem sperrigen Begriff verbirgt sich ein verblüffendes Prinzip: eine Art kosmischer „Laser“, der allerdings keine sichtbaren Lichtwellen, sondern Radiowellen aussendet.

In der Region, in der die beiden Galaxien kollidieren, gibt es enorme Mengen an Gas und Staub. Bei einer Verschmelzung werden Gaswolken stark komprimiert. Dadurch steigen Temperatur, Dichte und Strahlungsfelder drastisch an – und die Sternentstehung läuft auf Hochtouren.

In diesem turbulenten Milieu geraten Hydroxyl-Moleküle (OH, eine Verbindung aus Sauerstoff und Wasserstoff) in angeregte Zustände. Stimmen die Bedingungen, senden viele dieser Moleküle synchron identische Radiowellen aus – gleiche Frequenz, gleiche Richtung. So entsteht ein Maser, also das Radiopendant zum Laser.

Dieser Hydroxyl-Megamaser ist so hell, dass Forschende ihn in eine neue Klasse einordnen wollen: als ersten bestätigten „Gigamaser“.

Glowacki und sein Team führen an, dass die gemessene Intensität alle bislang bekannten Hydroxyl-Megamaser klar überragt. Deshalb plädieren sie dafür, die Quelle als Gigamaser zu bezeichnen – als noch energiereichere Kategorie eines Radiolasers im Universum.

Sternenfabrik im Extremmodus

Die Kollision der beiden Galaxien lässt die Sternbildung stark anschwellen. Schätzungen zufolge entstehen dort pro Jahr mehrere hundert Sonnenmassen an neuen Sternen. Zum Vergleich: Die Milchstraße kommt grob auf ein bis zwei Sonnenmassen pro Jahr.

Dieser extreme Sternen-„Babyboom“ ist für die Forschung ein wichtiger Fingerzeig. Er deutet darauf hin, dass derart mächtige Maser-Signale besonders häufig in sehr aktiven, gasreichen Galaxienverschmelzungen auftreten. Vereinfacht: viel Gas bedeutet viele angeregte Moleküle – und damit einen stärkeren Maser.

Eigenschaft	Hydroxyl-Megamaser	Gigamaser (wie HATLAS J142935)
Typische Entfernung	Hunderte Millionen Lichtjahre	Mehrere Milliarden Lichtjahre
Luminosität	Sehr hoch	Noch deutlich höher
Umgebung	Galaxien in Kollision	Extrem gasreiche, gewaltige Verschmelzung

MeerKAT als Vorbote eines gigantischen Radioteleskops

Das MeerKAT-Teleskop besteht aus 64 Schüsseln, die über die Karoo-Wüste verteilt sind. Zusammengenommen arbeiten sie wie ein virtuelles Riesenteleskop mit hoher Empfindlichkeit für Radiowellen. MeerKAT beobachtet großflächig den Südhimmel und sucht gezielt nach Regionen, in denen Gravitationslinsen auftreten können.

Darüber hinaus hat MeerKAT eine zweite Funktion: Es ist technologischer und wissenschaftlicher Vorläufer des Square Kilometre Array (SKA). Dieses internationale Großprojekt soll in den kommenden Jahren tausende Antennen in Südafrika und Australien zusammenführen. Das SKA wird die Empfindlichkeit im Radiobereich voraussichtlich um etwa den Faktor zehn erhöhen.

Die jetzt gemessene Gigamaser-Signatur gilt als Fingerzeig – sie zeigt, was bald im großen Stil möglich ist.

Mit dem SKA rechnen Forschende damit, tausende bisher verborgene Maser-Quellen zu entdecken. Besonders spannend sind Himmelsbereiche mit großen Galaxienhaufen: Deren gemeinsame Schwerkraft kann mehrere Linseneffekte zugleich erzeugen und Hintergrundobjekte gleichsam „in Serie“ verstärken.

Jagd auf versteckte „Laser“ im All

Damit zeichnet sich auch die künftige Vorgehensweise ab: Neue Durchmusterungen werden gezielt auf Regionen ausgerichtet, in denen solche massereichen Haufen sitzen. Sie wirken dann als natürlich verteilte Verstärker, die schwache Signale aus der Tiefe des Alls an die Messgrenze heranheben.

Angestrebt wird ein möglichst vollständiger Katalog sehr weit entfernter Maser-Quellen. Diese Daten helfen unter anderem bei Fragen wie:

• Wie häufig verschmelzen Galaxien im Verlauf der kosmischen Geschichte?
• Wie stark kurbeln solche Kollisionen die Sternentstehung an?
• Wie ist molekulares Gas in frühen Galaxien verteilt?

In einigen Jahren sollen kombinierte Datensätze aus MeerKAT und SKA vorliegen. Sie werden ein deutlich schärferes Bild des radiostrahlenden fernen Universums liefern als bislang möglich. Optische Teleskope stoßen dabei schnell an Grenzen, weil Staub und enorme Entfernungen viel Licht verschlucken – Radiowellen gelangen dagegen vergleichsweise gut hindurch.

Was Begriffe wie Megamaser und Gravitationslinse bedeuten

Für viele Leserinnen und Leser klingen Ausdrücke wie „Megamaser“ oder „Gravitationslinse“ zunächst wie Science-Fiction. Tatsächlich steckt dahinter gut etablierte Physik.

Ein Maser ist ein System, das Mikrowellen beziehungsweise Radiostrahlung durch stimulierte Emission verstärken kann – analog dazu, wie ein Laser Licht verstärkt. Im Weltall kann dieses Prinzip von allein entstehen: Wenn sehr viele Moleküle denselben angeregten Energiezustand einnehmen, können sie gleichzeitig identische Radiowellen abstrahlen. Ein Megamaser ist schlicht eine besonders leistungsstarke kosmische Ausprägung dieses Effekts.

Gravitationslinsen gehen auf Einsteins Idee zurück, dass Masse den Raum krümmt. Licht – und ebenso Radiowellen – folgt dieser Krümmung wie ein Fahrzeug einer gebogenen Straße. Befindet sich eine massereiche Galaxie genau zwischen uns und einem Hintergrundobjekt, kann dessen Strahlung gebündelt und verstärkt bei uns ankommen, teils sogar als Bögen oder Ringe am Himmel.

Gerade die Kombination beider Effekte macht den Fund so bemerkenswert: Ein natürlicher Maser wird durch eine natürliche „Lupe“ verstärkt und schließlich von einem modernen Radioteleskop registriert. Am Ende erscheint dieses acht Milliarden Jahre alte Signal als unscheinbare Linie in einer Datei – und berichtet dennoch von galaktischer Zerstörung, Sternengeburt und der Präzision heutiger Messtechnik.