在浩瀚宇宙中，有一種被天文學家稱為“天然宇宙激光”的極端天體——羥基巨型脈澤。

它們是星系劇烈碰撞與星暴活動的明亮燈塔，在數十年的觀測中，這種天文現象始終被限制在距離地球30億光年以內的近鄰宇宙。

近日，南非射電天文團隊借助MeerKAT望遠鏡，成功捕捉到了來自80億光年外的羥基巨型脈澤信號。

一舉將這類天體的紅移紀錄從z<0.25推高至z=1.027，成為人類迄今探測到的最遙遠、表觀最明亮的羥基脈澤系統(tǒng)，相關成果已被《皇家天文學會月刊》正式接收。

脈澤是什么？

脈澤與激光的機制其實差不多，二者的核心物理本質一樣：都是粒子數反轉引發(fā)的受激輻射放大。

區(qū)別在于：激光是在可見光波段，而脈澤輻射則集中在射電波段。

這次發(fā)現的80億光年外的羥基巨型脈澤信號，也純屬機緣巧合。

和銀河系內常見的恒星級羥基脈澤不同，河外星系中的巨型脈澤亮度可達前者的數百萬倍，它們的誕生有著極為嚴苛的環(huán)境要求：必須同時具備提供種子光子的背景致密射電源、能實現羥基分子粒子數反轉的強遠紅外泵浦輻射，以及高密度、速度相干的大質量分子氣體庫。

而正在發(fā)生劇烈并合的極亮紅外星系，剛好能滿足所有條件：星系碰撞的引力作用會大規(guī)模壓縮星際氣體，觸發(fā)每年數百倍太陽質量的極端星暴活動，產生的強遠紅外輻射為脈澤提供泵浦能量，最終讓羥基分子的受激輻射被指數級放大，形成能跨越數十億光年被人類捕捉的宇宙信標。

這次的脈澤宿主系統(tǒng)HATLAS J142935.3-002836，本身就是一個正在發(fā)生主并合的星系。

它正處于最劇烈的活動期：每年近400倍太陽質量的恒星形成率，搭配總量達4.6×10^10倍太陽質量的冷分子氣體儲備，為巨型脈澤的誕生提供了完美的溫床。

更巧合的是，在它與地球之間，剛好存在一個紅移z=0.218的邊緣盤星系，其巨大質量彎曲了周圍時空，形成了天然的“宇宙放大鏡”——強引力透鏡效應。

這讓背景星系的信號被整體放大8-10倍；若脈澤區(qū)位于靠近透鏡焦散線的星系西核，局部放大倍數甚至可達40倍，這也是我們能在如此遙遠的距離捕捉到清晰信號的關鍵。

團隊僅用MeerKAT望遠鏡進行了4.7小時的在軌觀測，就得到了信噪比超150的高質量譜線數據。

最終的譜線展現出極為復雜的結構：羥基1665MHz和1667MHz兩條主線的輻射完全混合，譜線成分的寬度從不足8km/s到近300km/s不等，其中最窄的成分寬度僅7km/s，對應著尺度不足10pc的極致密脈澤區(qū)。

更意外的是，團隊還在同一組數據中，首次發(fā)現了該系統(tǒng)中此前未知的中性氫21cm吸收線，通過速度對比發(fā)現，羥基脈澤的輻射相對星系內的冷氣體存在明顯藍移，這暗示著脈澤可能正在追蹤由星暴或中心超大質量黑洞活動驅動的暖氣體外流。

此前人類對羥基巨型脈澤的觀測，一直局限在紅移0.25以內的近鄰宇宙，這次發(fā)現直接將觀測窗口拓展到了宇宙誕生后不到60億年的時期，讓我們能首次回溯早期宇宙中星系并合、星暴活動與黑洞增長的協同演化歷史。

同時，這次發(fā)現也驗證了強引力透鏡在高紅移脈澤搜索中的巨大潛力，為未來平方公里陣列（SKA）的大規(guī)模巡天鋪平了道路。對于天文學家而言，這只是一個開始，未來系統(tǒng)性的巡天有望將這些曾經罕見的宇宙燈塔，變成我們探索宇宙演化的標準工具，而南非在數據密集型射電天文領域的技術積累與人才儲備，也將在這一進程中發(fā)揮愈發(fā)核心的作用。