Südafrikanisches Teleskop fängt gigantischen Radiosignal-Blitz aus der Urzeit ein

Ein Radioteleskop in Südafrika hat ein ausserordentlich kräftiges Signal registriert, das seit über acht Milliarden Jahren unterwegs war. Hinter diesem „Schrei“ aus der frühen Kosmosgeschichte steckt die dramatische Kollision zweier Galaxien – und ein glücklicher Zufall, der das Ganze überhaupt erst nachweisbar machte.

Ein Radiosignal überquert mehr als die halbe beobachtbare Welt

Im Zentrum der Messung steht ein Objekt mit der sachlichen Kennzeichnung HATLAS J142935.3-002836. Was wie eine Zahlenfolge wirkt, ist in Wahrheit ein Galaxienpaar, das vor ungefähr acht Milliarden Jahren zusammengestossen ist. Zu diesem Zeitpunkt war das Universum etwa fünf Milliarden Jahre alt – also nicht mehr ganz am Anfang, aber noch weit weg von seinem heutigen Entwicklungsstand.

Das ausgesandte Radiosignal hat mehr als die halbe Strecke durch den beobachtbaren Kosmos zurückgelegt, bevor es im April 2025 auf die Empfänger des Radioteleskops MeerKAT in der südafrikanischen Karoo-Wüste traf. Unter normalen Umständen wären Radiowellen über eine solche Distanz längst so stark abgeschwächt, dass sie von der Erde aus nicht mehr sinnvoll messbar wären.

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

Genau hier kommt eine dritte Galaxie ins Spiel, die sich zwischen Quelle und Erde befindet. Ihre Masse verformt die Raumzeit – ein Effekt, wie ihn die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt. Diese Krümmung wirkt wie eine riesige kosmische Lupe: eine Gravitationslinse.

Gravitationslinse: Wenn die Natur ein Teleskop baut

Die zwischengeschaltete Galaxie ist so präzise entlang der Sichtlinie positioniert, dass sie die Radiowellen aus dem kollidierenden Galaxienpaar bündelt und verstärkt. Astronominnen und Astronomen sprechen dabei vom „Linsen-Effekt“:

• Die Masse der Zwischen-Galaxie verzerrt den Raum.
• Die Radiowellen werden auf ihrem Weg abgelenkt.
• Das Signal erscheint uns heller und intensiver, als es ohne Linse wäre.

Diese Verstärkung kann die beobachtete Helligkeit um ein Vielfaches erhöhen. Ohne den Linseneffekt 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 hat diese seltene Dreifach-Konstellation in den Resultaten einer grossen MeerKAT-Durchmusterung herausgefiltert.

Ausgewertet wurden Daten des MeerKAT Absorption Line Survey. Dabei tauchte ein Signal auf, das sofort herausstach: aussergewöhnlich leuchtstark, aussergewöhnlich weit entfernt und klar einem spezifischen physikalischen Mechanismus zuzuordnen.

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

Der Kern der Entdeckung ist ein sogenannter Hydroxyl-Megamaser. Hinter dem technischen Begriff verbirgt sich ein bemerkenswertes Naturphänomen: ein kosmischer „Laser“, der nicht sichtbares Licht, sondern Radiowellen aussendet.

In der Kollisionszone der beiden Galaxien sind enorme Mengen an Gas und Staub vorhanden. Treffen Galaxien aufeinander, werden ihre Gaswolken heftig komprimiert. Dadurch steigen Temperatur, Dichte und Strahlungsintensität stark an – und es kommt zu rasanter Sternentstehung.

In diesem turbulenten Umfeld werden Hydroxyl-Moleküle (OH, eine Verbindung aus Sauerstoff und Wasserstoff) in angeregte Zustände versetzt. Stimmen die Bedingungen, senden viele dieser Moleküle gleichzeitig Radiowellen aus, die identisch sind: gleiche Frequenz, gleiche Richtung. So entsteht ein Maser, also das Radio-Gegenstück zu einem Laser.

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

Glowacki und sein Team betonen, dass die gemessene Intensität alle bislang bekannten Hydroxyl-Megamaser deutlich überragt. Darum schlagen sie vor, eine neue, energiereichere Kategorie zu verwenden: den Gigamaser – eine Art noch stärkerer Radiolaser im All.

Gigamaser HATLAS J142935 und Sternentstehung im Extrembetrieb

Die Verschmelzung der beteiligten Galaxien bringt die Sternproduktion auf Hochtouren. Schätzungen gehen davon aus, dass dort pro Jahr mehrere hundert Sonnenmassen an neuen Sternen entstehen. Zum Vergleich: In der Milchstrasse sind es grob ein bis zwei Sonnenmassen pro Jahr.

Dieser extreme „Babyboom“ ist für die Forschenden ein wichtiger Hinweis. Er spricht dafür, dass besonders starke Maser-Signale bevorzugt in sehr aktiven, gasreichen Galaxienverschmelzungen auftreten: Je mehr Gas vorhanden ist, desto mehr Moleküle können angeregt werden – und desto kräftiger wird der 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 Vorläufer eines riesigen Radioteleskops

MeerKAT selbst setzt sich aus 64 Schüsseln zusammen, die über die Karoo-Wüste verteilt sind. Zusammen funktionieren sie als virtuelles Grossinstrument mit hoher Empfindlichkeit für Radiowellen. Das System kartiert weite Himmelsbereiche der südlichen Hemisphäre und sucht gezielt nach Regionen, in denen Gravitationslinsen als Verstärker wirken könnten.

Gleichzeitig hat MeerKAT eine zweite Aufgabe: Es gilt als technischer und wissenschaftlicher Vorbote des Square Kilometre Array (SKA). Dieses internationale Grossprojekt soll in den kommenden Jahren tausende Antennen in Südafrika und Australien zu einem Verbund zusammenschliessen. Im Radiobereich wird das SKA die Empfindlichkeit voraussichtlich um etwa den Faktor zehn erhöhen.

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

Die Erwartung der Forschenden: Mit dem SKA lassen sich Tausende bislang verborgene Maser-Quellen aufspüren. Besonders spannend sind Himmelsareale mit massereichen Galaxienhaufen. Deren kombinierte Gravitation kann mehrere Linseneffekte erzeugen und Hintergrundobjekte gleich mehrfach hintereinander verstärken.

Jagd auf versteckte „Laser“ im All

Damit zeichnet sich eine klare Strategie für kommende Surveys ab: Beobachtungen sollen gezielt in Richtung jener Regionen gehen, in denen solche schweren Galaxienhaufen sitzen. Diese wirken dann wie ein Netz natürlicher Verstärker, das schwächste Signale aus grosser Tiefe überhaupt erst über die Messschwelle hebt.

Angestrebt wird ein möglichst vollständiger Katalog weit entfernter Maser-Quellen. Mit einer solchen Datengrundlage lassen sich unter anderem folgende Fragen bearbeiten:

• Wie häufig verschmelzen Galaxien im Lauf der kosmischen Geschichte?
• Wie stark treiben solche Kollisionen die Sternentstehung an?
• Wie verteilt sich molekulares Gas in frühen Galaxien?

In einigen Jahren sollen kombinierte Datensätze aus MeerKAT- und SKA-Beobachtungen verfügbar werden. Damit wird sich das radiostrahlende ferne Universum deutlich schärfer untersuchen lassen als bisher. Optische Teleskope stossen in diesem Bereich rasch an Grenzen, weil Staub und grosse Distanzen viel Licht schlucken – Radiowellen gelangen im Vergleich dazu deutlich besser durch.

Was Megamaser und Gravitationslinse eigentlich bedeuten

Begriffe wie „Megamaser“ oder „Gravitationslinse“ klingen für viele Leserinnen und Leser zunächst nach Science-Fiction, basieren aber auf gut verstandener Physik.

Ein Maser (englisch: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ist ein System, das Mikrowellen verstärkt – ähnlich wie ein Laser Licht verstärkt. Im All kann dieses Prinzip ohne technische Apparatur entstehen: Wenn extrem viele Moleküle denselben angeregten Energiezustand einnehmen, können sie gleichzeitig identische Radiowellen aussenden. Ein Megamaser ist dabei schlicht eine besonders leistungsstarke kosmische Variante.

Gravitationslinsen beruhen auf Einsteins Idee, dass Masse den Raum krümmt. Licht – und ebenso Radiowellen – folgt dieser Krümmung, vergleichbar mit Fahrzeugen, die einer gebogenen Strasse folgen. Steht eine massereiche Galaxie genau zwischen uns und einem Hintergrundobjekt, erscheint dessen Strahlung gebündelt und verstärkt, teils sogar als Bögen oder Ringe am Himmel.

Gerade die Kombination beider Effekte macht die Beobachtung so aussergewöhnlich: Ein natürlicher Maser wird durch eine natürliche Lupe verstärkt und schliesslich von einem modernen Radioteleskop nachgewiesen. Am Ende erscheint das über acht Milliarden Jahre alte Signal als unscheinbare Linie in einer Datendatei – und trägt doch eine Geschichte von galaktischer Zerstörung, Sternengeburt und der Präzision heutiger Messinstrumente in sich.