Detectan un láser cósmico a 8 mil millones de años luz: cómo se origina y qué revela sobre el universo

El radiotelescopio MeerKAT, situado en Sudáfrica, ha posibilitado el hallazgo de un denominado láser cósmico sin precedentes, ubicado en una galaxia fusionada a más de 8 mil millones de años luz de la Tierra, lo que no solo establece un récord en la radioastronomía, sino que anticipa una transformación en la capacidad de los científicos para rastrear la evolución del universo.

El sistema observado, denominado HATLAS J142935.3–002836, no solo ostenta la marca de mayor lejanía, sino que sobresale como el más brillante de su tipo registrado hasta la fecha. Esta galaxia se encontraba en plena fusión violenta cuando emitió la señal que hoy llega a la Tierra: se calcula que el universo tenía menos de la mitad de su edad actual en ese momento. Su nivel de brillo excedió el umbral típico de los también llamados megamásers, alcanzando la categoría de gigamáser.

A pesar de la distancia extrema, la señal se presentó con una intensidad inusual, resultado de un fenómeno astrofísico—la lente gravitacional fuerte—que fue anticipado por Albert Einstein y que, en este caso, implicó el paso de la emisión a través de una galaxia intermedia. Esa alineación incidental de galaxias permitió que la masa de la galaxia ubicada en primer plano curvara el espacio-tiempo, amplificando la señal de radio en su trayectoria hacia los detectores terrestres.

Tal como detalló el artículo aceptado para publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters y disponible como preimpreso en arXiv, este descubrimiento representa “un equivalente en radio de un láser al otro lado del universo”, en palabras del doctor Thato Manamela, investigador postdoctoral de la Universidad de Pretoria y autor principal del estudio.

El fenómeno de los megamáseres: faros naturales alimentados por colisiones galácticas

Según los autores, los megamásers de hidroxilo son fenómenos naturales que se presentan como emisiones extraordinariamente intensas de ondas de radio. Se originan cuando moléculas de hidroxilo—abundantes en galaxias ricas en gas—entran en colisión durante eventos de fusión galáctica, proceso que comprime el gas y estimula a las moléculas para amplificar la emisión de radio. El mecanismo se asemeja al funcionamiento de los láseres construidos por el ser humano, aunque en este caso la longitud de onda de la radiación es mucho mayor, aproximadamente 18 centímetros, en contraste con la luz visible.

La intensidad de estos fenómenos justifica que sean considerados faros cósmicos, ya que pueden detectarse en largas distancias. En el caso específico de HATLAS J142935.3–002836, la luminosidad registrada excede la esperada en megamásers, pasando a clasificarse como gigamáser, un rango poco habitual debido a los requerimientos energéticos y dinámicos implicados.

Las implicancias del hallazgo: lente gravitacional y tecnología de datos de alto nivel

La extraordinaria intensidad del gigamáser fue potenciada porque su luz, en su trayecto hacia la Tierra, fue amplificada por la presencia de una galaxia en el medio, que funcionó como lente gravitacional. Esta acción, comparada por Manamela con la de “una gota de agua en el cristal de una ventana”, ocurre porque la masa de esa galaxia curva el espacio-tiempo, deformando y potenciando la señal recibida por el radiotelescopio.

Para hacer posible una detección de estas características, los científicos no solo cuentan con los avances tecnológicos de MeerKAT, diseñado para identificar señales débiles de radio en el rango de las longitudes de onda centimétricas, sino que deben manejar con precisión enormes volúmenes de información. El procesamiento requiere terabytes de datos crudos, que son calibrados y analizados mediante algoritmos sofisticados y plataformas informáticas escalables.

El profesor Roger Deane, director del Instituto Interuniversitario de Astronomía Intensiva en Datos (IDIA) y docente en las universidades de Ciudad del Cabo y Pretoria, destacó: “Este resultado es una poderosa demostración de lo que MeerKAT puede hacer cuando se combina con una infraestructura computacional avanzada, canales de procesamiento de datos adecuados para su propósito y personal de soporte de software altamente capacitado”.

La interacción entre instrumentación avanzada, herramientas estadísticas y soporte humano permite que científicos jóvenes sudafricanos, como el propio Manamela, lideren investigaciones de alta calidad y posicionen al país en la competencia global en astronomía.

Del hallazgo puntual a la construcción de mapas de evolución galáctica

Los megamásers no constituyen manifestaciones comunes en el universo. Los estudios previos han identificado que estos láseres naturales suelen encontrarse en lugares de colisiones galácticas especialmente energéticas, donde grandes reservas de gas provocan explosiones de formación de nuevas estrellas y estimulan la actividad de los agujeros negros centrales de las galaxias.

Los científicos que emplean MeerKAT están llevando a cabo sondeos sistemáticos orientados a incrementar la cantidad de estos hallazgos y así convertir un fenómeno anteriormente escaso en una herramienta estadísticamente robusta para indagar la evolución de las estructuras cósmicas. El doctor Manamela recalcó: “Esto es solo el comienzo. No queremos encontrar un solo sistema, sino cientos o incluso miles. Aquí, en la Universidad de Pretoria, estamos realizando estudios sistemáticos del universo y desarrollando los procesos computacionales y algoritmos necesarios para abrir esta frontera observacional antes, y en última instancia, con el Square Kilometer Array“.