A Caltech sajtóközleményéből:
A víz valóban mindenütt megtalálható. A 30 milliárd billió mérföld távolságból egy kvazárba tekintve - ez a kozmosz egyik legfényesebb és legféleségesebb tárgya - a kutatók vízpára tömegét találták, amely legalább 140 trilliószorosa a világ óceánjainak összes vízének. kombinálva, és 100 000-szer tömegebb, mint a nap.
Mivel a kvazár olyan messze van, fényének 12 milliárd évre van szüksége, hogy elérje a Földet. A megfigyelések ezért egy olyan időt mutatnak, amikor az univerzum mindössze 1,6 milliárd éves volt. „A kvazár körül a környezet egyedülálló, mivel e hatalmas mennyiségű vizet termeli” - mondja Matt Bradford, a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) tudósa és a Caltech egyik látogató munkatársa. "Ez egy újabb demonstráció arról, hogy a víz az egész világegyetemben átható, még a legkorábbi időkben is." Bradford két olyan csillagászcsoport egyikét vezeti, amelyek kvazár megállapításaikat külön papírokban írták le, amelyeket elfogadtak az Astrophysical Journal Letters-ben való közzétételre.
Olvassa el a Bradford és a csapat papírt itt.
A kvazárt hatalmas fekete lyuk hajtja, amely folyamatosan fogyaszt egy környező gáz- és porlemezt; amint eszik, a kvazár hatalmas energiát emészt fel. Mindkét csillagászcsoport egy APM 08279 + 5255 nevű kvazárt vizsgált, amely 20 milliárdszor hatalmasabb fekete lyukkal rendelkezik, mint a nap, és annyi energiát termel, mint ezer billió nap.
Mivel a csillagászok arra számítottak, hogy a vízgőz jelen lenne még a korai világegyetemben, a víz felfedezése önmagában nem meglepő - mondja Bradford. A Tejút vízgőzöket tartalmaz, bár a teljes mennyiség 4000-szer kevésbé masszív, mint a kvazárban, mivel a Tejút vízének nagy része jég formájában fagyott be.
Ennek ellenére a vízgőz fontos nyomgáz, amely felfedi a kvazár természetét. Ebben a sajátos kvazárban a vízgőz eloszlik a fekete lyuk körül egy gáznemű régióban, több fényévben (a fényév körülbelül hat trillió mérföld van), jelenléte azt jelzi, hogy a csillagászati adatok szerint a gáz szokatlanul meleg és sűrű. szabványoknak. Bár a gáz hideg –53 Celsius fok (–63 fok Fahrenheit) és 300 trilliószor kevésbé sűrű, mint a Föld légköre, még mindig ötször melegebb és 10–100-szor sűrűbb, mint ami jellemző a galaxisokban, mint a Tejút.
A vízgőz csak egy a sokféle gázfajtából, amelyek körülveszik a kvazárt, jelenléte azt jelzi, hogy a kvazár mind a röntgen, mind az infravörös sugárzásban fürdik a gázt. A sugárzás és a vízgőz közötti kölcsönhatás feltárja a gáz tulajdonságait és azt, hogy a kvazár hogyan befolyásolja azt. Például a vízgőz elemzése azt mutatja, hogy a sugárzás melegíti a többi gázt. Ezenkívül a vízgőz és más molekulák, például a szén-monoxid mérései arra utalnak, hogy elegendő mennyiségű gáz van a fekete lyuk betáplálásához, amíg a mérete körülbelül hatszorosára növekszik. A csillagászok szerint nem egyértelmű, hogy ez megtörténik-e, mivel a gázok egy része csillagokra kondenzálódhat, vagy a kvazárból kilökhet.
A Bradford csapata 2008-tól kezdte megfigyeléseit, a Z-Spec nevű műszer segítségével a Caltech Submillimeter Observatory (CSO) tíz méteres távcsövén, a Hawaii Mauna Kea csúcsánál. A Z-Spec egy rendkívül érzékeny spektrográf, amelynek hőmérséklete 0,06 Celsius fokon belül kell lehűlni az abszolút nulla fölött. A készülék méri a fényt az elektromágneses spektrum egy olyan milliméter sávjának egy olyan részében, amely az infravörös és a mikrohullámú hullámhossz között helyezkedik el. A kutatók számára a víz felfedezése csak azért lehetséges, mert a Z-Spec spektrális lefedettsége tízszer nagyobb, mint a korábbi spektrométereknél, amelyek ezen a hullámhosszon működnek. A csillagászok követő megfigyeléseket végeztek a Millimeter-Wave Astronomy (CARMA) kutatási kombinált sorozatával, a rádióedények sorozatával a dél-kaliforniai Inyo hegységben.
Ez a felfedezés kiemeli a milliméter és a szubmilliméter hullámhosszon történő megfigyelés előnyeit - mondják a csillagászok. A terület gyorsan fejlődött az elmúlt két-három évtizedben, és ennek a kutatási vonalnak a teljes potenciáljának kiaknázása érdekében az csillagászok - köztük a tanulmány szerzői is - most tervezik a CCAT-ot, egy 25 méteres távcsövet, amelyet az Atacama-sivatagba építnek. Chilében. A CCAT lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy felfedezzék a világegyetem legkorábbi galaxisait. A víz és más fontos nyomgázok jelenlétének mérésével a csillagászok megvizsgálhatják ezen ősi galaxisok összetételét.
A második csoport, Dariusz Lis vezetésével, a caltech-i fizika vezető kutató munkatársával és a KSH igazgatóhelyettese által vezetett vizet a Francia Alpok Plateau de Bure Interferométerénél használta. 2010-ben Lis csapata hidrogén-fluorid nyomokat keresett az APM 08279 + 5255 spektrumában, ám várakozási úton egy olyan jelet észlelt a kvazár spektrumában, amely jelezte a víz jelenlétét. A jel olyan frekvencián volt, amely megfelel a sugárzásnak, amelyet akkor bocsátanak ki, amikor a víz nagyobb energiaállapotból alacsonyabbra vált. Míg Lis csapata csak egy jelet talált egyetlen frekvencián, a Z-Spec széles sávszélessége lehetővé tette Bradfordnak és kollégáinak, hogy sok frekvencián fedezzék fel a vízkibocsátást. Ezek a többszörös vízátmenetek lehetővé tették a Bradford csapatának, hogy meghatározza a kvazár gázának fizikai tulajdonságait és a víz tömegét.
