探索宇宙奧秘 · 理性思考

宇宙深處亮起一盞激光燈塔。南非MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡捕獲迄今最遙遠(yuǎn)的羥基脈澤信號(hào)。它來自80多億光年外的一個(gè)劇烈并合星系。那時(shí)宇宙年齡尚不足現(xiàn)今一半。

羥基脈澤是天然的空間激光。當(dāng)兩個(gè)富含氣體的星系碰撞并合，巨大的分子云相互擠壓。云中的羥基分子（OH）被激發(fā)，在18厘米波長(zhǎng)處產(chǎn)生受激輻射。這與地球激光原理相同，只是波長(zhǎng)位于射電波段。

此次發(fā)現(xiàn)依賴雙重機(jī)遇。研究團(tuán)隊(duì)利用愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言的引力透鏡效應(yīng)。一個(gè)恰好在視線前方的星系扭曲時(shí)空，像放大鏡般將背景信號(hào)放大數(shù)千倍。若無此效應(yīng)，MeerKAT難以捕捉如此微弱的遙遠(yuǎn)光芒。

這種巧合堪稱宇宙級(jí)的對(duì)準(zhǔn)。前景星系的質(zhì)量彎曲光線，形成愛因斯坦環(huán)。背景星系的射電激光穿過這個(gè)"宇宙望遠(yuǎn)鏡"，亮度被顯著增強(qiáng)。這驗(yàn)證了百年前理論預(yù)言在極端條件下的可靠性。

MeerKAT望遠(yuǎn)鏡位于南非卡魯沙漠。它由64面直徑13.5米的碟形天線組成。該陣列專為厘米波段優(yōu)化，特別適合搜尋羥基脈澤信號(hào)。然而原始數(shù)據(jù)量極其龐大。

團(tuán)隊(duì)開發(fā)出專用數(shù)據(jù)處理管道。他們從海量信息中提取出這一抹微弱光芒。這需要先進(jìn)算法與可擴(kuò)展計(jì)算平臺(tái)支撐。南非通過IDIA與SARAO的協(xié)作，培養(yǎng)出曼梅拉等本土青年科學(xué)家。他們已具備引領(lǐng)前沿研究的能力。

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters (accepted).

South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) & Inter-University Institute for Data Intensive Astronomy (IDIA).