Gammastråler fra 8 milliarder lysår afslører universets diffuse baggrundslys

Observationerne fra CTAO LST-samarbejdet og MAGIC-samarbejdet, offentliggjort i Astronomy & Astrophysics den 15. august 2026, har etableret OP 313 som den fjerneste blazar, der hidtil er registreret i meget energirige gammastråler – såkaldt VHE-stråling over 100 GeV. Kilden ligger ved en rødforskydning på z = 0,997, og lyset har rejst omkring 8 milliarder år, før det nåede Jorden. 3

Et sjældent glimt fra det unge univers

OP 313 er en fladspektret radiokvasar: en aktiv galaktisk kerne med et supermassivt sort hul, der sender en relativistisk jetstråle næsten direkte mod os. Under et kraftigt udbrud i december 2023 registrerede prototypen LST-1 en betydelig VHE-gammastråling på cirka 0,3 Crab-enheder over 100 GeV. De to MAGIC-teleskoper bekræftede og udvidede målingen. 3

Fordi OP 313 er så langt væk, blev fotonerne udsendt, da universet var langt yngre – efter den periode, der ofte kaldes den kosmiske middag, hvor stjernedannelsen nåede sit højdepunkt. Fundet er dermed en afstandsrekord specifikt for en blazar eller aktiv galaktisk kerne observeret ved meget høje energier; det er ikke nødvendigvis en rekord for alle typer VHE-forbigående fænomener. 31

Sådan fandt teleskoperne gammastrålerne

LST-1 rettede opmærksomheden mod OP 313 efter en alarm fra rumteleskopet Fermi-LAT, som havde registreret øget aktivitet. LST-1's lave energitærskel og store opsamlingsareal var afgørende for at kunne se en så fjern kilde. MAGIC-observationerne leverede en uafhængig bekræftelse af signalet. 73

LST-1 og MAGIC måler ikke gammastrålerne direkte som almindelige optiske teleskoper. Når en meget energirig foton rammer Jordens atmosfære, skaber den en kortvarig kaskade af partikler, som udsender et svagt blåligt Cherenkov-lys. Teleskoperne registrerer disse korte lysglimt og rekonstruerer på den måde den oprindelige gammastråling.

Gammastrålerne som kosmisk lommelygte

På den lange rejse mod Jorden passerede fotonerne gennem det ekstragalaktiske baggrundslys, eller EBL. Det er den samlede diffuse stråling fra stjerner og galakser i det optiske, infrarøde og ultraviolette område.

VHE-gammastråler kan kollidere med EBL-fotoner og omdannes til par af elektroner og positroner. Processen fjerner nogle gammastråler fra strålen og giver en energ afhængig svækkelse af det målte spektrum. Ved at sammenholde Fermi-, LST-1- og MAGIC-data med modeller for OP 313's oprindelige spektrum kunne forskerne derfor udlede grænser for EBL's samlede tæthed. LST-1-analysen gav eksempelvis en øvre grænse på λIλ < 8,74 nW m⁻² sr⁻¹ ved 0,6 μm. 3

På den måde fungerer OP 313 næsten som en kosmisk lommelygte: Det lys, der stadig når frem, indeholder oplysninger om alt det diffuse stjernelys, som gammastrålerne har mødt undervejs.

Hvad skabte udbruddet?

De samlede observationer stemmer overens med en model, hvor elektroner i jetstrålen bevæger sig med hastigheder tæt på lysets og spreder fotoner med lavere energi gennem såkaldt inverse Compton-spredning. Fotonerne får dermed et kraftigt energiløft og ender i gammastråleområdet. Fordi jetstrålen peger tæt på vores synslinje, forstærker relativistisk beaming den observerede lysstyrke markant. 3

En vigtig prøve for LST-1

Opdagelsen var LST-1's første videnskabelige fund, mens teleskopet stadig var under indkøring. Resultatet viser, at prototypen allerede kan undersøge den lave del af VHE-området – netop det område, der er vigtigt for fjerne kilder, hvis gammastråling er blevet kraftigt dæmpet af EBL undervejs.

Det planlagte nordlige CTAO-array på La Palma skal bestå af fire Large-Sized Telescopes. Under den planlagte indvielse den 15. oktober skal arrayet tage endnu et skridt mod en følsomhed ned til omkring 20 GeV. Det vil forbedre mulighederne for at finde og undersøge endnu fjernere gammastrålekilder. 1245