De la un comunicat de presă din Caltech:
Apa este cu adevărat peste tot. Privind de la o distanță de 30 de miliarde de miliarde de kilometri distanță într-un quasar - unul dintre cele mai strălucitoare și mai violente obiecte din cosmos - cercetătorii au descoperit o masă de vapori de apă care este de cel puțin 140 de miliarde de ori mai mare decât cea a tuturor apelor din oceanele lumii. combinate și de 100.000 de ori mai masive decât soarele.
Deoarece cvasarul este atât de departe, lumina sa a luat 12 miliarde de ani pentru a ajunge pe Pământ. Prin urmare, observațiile relevă o perioadă în care universul avea doar 1,6 miliarde de ani. „Mediul din jurul acestui quasar este unic, deoarece produce această masă imensă de apă”, spune Matt Bradford, un om de știință al Jet Propulsion Laboratory (JPL) al NASA și un asociat în vizită la Caltech. „Este o altă demonstrație potrivit căreia apa este pervasivă în tot universul, chiar și în cele mai timpurii momente.” Bradford conduce una dintre cele două echipe internaționale de astronomi care și-au descris descoperirile cuasarului în lucrări separate care au fost acceptate pentru publicare în Astrophysical Journal Letters.
Citiți hârtia lui Bradford și a echipei aici.
Un quasar este alimentat de o gaură neagră enormă care consumă constant un disc înconjurător de gaz și praf; pe măsură ce mănâncă, cvasarul aruncă cantități uriașe de energie. Ambele grupuri de astronomi au studiat un anumit quasar numit APM 08279 + 5255, care adăpostește o gaură neagră de 20 de miliarde de ori mai masivă decât soarele și produce la fel de multă energie ca o mie de trilioane de soare.
Având în vedere că astronomii se așteptau ca vaporii de apă să fie prezenți chiar și în universul timpuriu, descoperirea apei nu este ea însăși o surpriză, spune Bradford. Există vapori de apă pe Calea Lactee, deși cantitatea totală este de 4.000 de ori mai puțin masivă decât în cvasar, deoarece cea mai mare parte a apei Calea Lactee este înghețată sub formă de gheață.
Cu toate acestea, vaporii de apă sunt un important gaz de urme care dezvăluie natura cvasarului. În acest cvasar particular, vaporii de apă sunt distribuiți în jurul găurii negre dintr-o regiune gazoasă cuprinzând sute de ani-lumină (un an lumină este de aproximativ șase trilioane de mile), iar prezența sa indică faptul că gazul este neobișnuit de cald și dens de astronomic. standarde. Deși gazul este un frig -53 grade Celsius (-63 grade Fahrenheit) și este de 300 de trilioane de ori mai puțin dens decât atmosfera Pământului, este încă de cinci ori mai cald și de 10 până la 100 de ori mai dens decât ceea ce este tipic în galaxiile precum Calea Lactee.
Vaporii de apă sunt doar unul dintre numeroasele tipuri de gaz care înconjoară quasarul, iar prezența sa indică faptul că cvasarul scaldă gazul atât în razele X, cât și în radiațiile infraroșii. Interacțiunea dintre radiații și vaporii de apă dezvăluie proprietățile gazului și modul în care quasarul îl influențează. De exemplu, analiza vaporilor de apă arată modul în care radiația încălzește restul de gaz. Mai mult, măsurătorile vaporilor de apă și ale altor molecule, cum ar fi monoxidul de carbon, sugerează că există suficient gaz pentru a alimenta gaura neagră până când va crește de aproximativ șase ori dimensiunea sa. Dacă acest lucru se va întâmpla nu este clar, spun astronomii, deoarece o parte din gaz poate ajunge să se condenseze în stele sau poate fi ejectat din cvasar.
Echipa lui Bradford și-a făcut observațiile începând din 2008, folosind un instrument numit Z-Spec la Caltech Submillimeter Observatory (CSO), un telescop de 10 metri lângă vârful Mauna Kea din Hawaii. Z-Spec este o spectrografie extrem de sensibilă, necesitând temperaturi răcite până la 0,06 grade Celsius peste zero absolut. Instrumentul măsoară lumina într-o regiune a spectrului electromagnetic numită banda milimetrică, care se află între infraroșu și lungimi de undă cu microunde. Descoperirea apei a cercetătorilor a fost posibilă doar pentru că acoperirea spectrală a lui Z-Spec este de 10 ori mai mare decât cea a spectrometrelor anterioare care operează la aceste lungimi de undă. Astronomii au făcut observații ulterioare cu Combinația de Arătare pentru Cercetări în Milimetru-Wave Astronomy (CARMA), o serie de mâncăruri radio din Munții Inyo din sudul Californiei.
Această descoperire evidențiază avantajele observării în lungimile de undă de la milimetru și submillimetru, spun astronomii. Domeniul s-a dezvoltat rapid în ultimele două-trei decenii și pentru a atinge potențialul complet al acestei linii de cercetare, astronomii - inclusiv autorii studiului - proiectează acum CCAT, un telescop de 25 de metri care va fi construit în deșertul Atacama. în Chile. CCAT va permite astronomilor să descopere unele dintre cele mai timpurii galaxii din univers. Măsurând prezența apei și a altor gaze urme importante, astronomii pot studia compoziția acestor galaxii primordiale.
Al doilea grup, condus de Dariusz Lis, senior senior de cercetare în fizică la Caltech și director adjunct al OSC, a folosit Interferometrul Plateau de Bure din Alpii francezi pentru a găsi apă. În 2010, echipa lui Lis a căutat urme de fluorură de hidrogen în spectrul APM 08279 + 5255, dar a detectat în mod serendipit un semnal în spectrul quasarului care indica prezența apei. Semnalul a fost la o frecvență corespunzătoare radiației care este emisă când apa trece de la o stare energetică superioară la una inferioară. În timp ce echipa lui Lis a găsit doar un semnal la o singură frecvență, lățimea de bandă largă a Z-Spec a permis lui Bradford și colegilor săi să descopere emisiile de apă la multe frecvențe. Aceste tranziții multiple ale apei au permis echipei Bradford să determine caracteristicile fizice ale gazului de cvasar și masa apei.
