Z tiskové zprávy Caltech:
Voda je opravdu všude. Dva týmy astronomů, každý pod vedením vědců z Kalifornského technologického institutu (Caltech), objevily největší a nejvzdálenější nádrž vody, která byla kdy ve vesmíru objevena. Při pohledu ze vzdálenosti 30 miliard bilionů mil daleko do kvasaru – jednoho z nejjasnějších a nejnásilnějších objektů ve vesmíru – výzkumníci našli množství vodní páry, které je nejméně 140 bilionkrát větší než množství veškeré vody ve světových oceánech. dohromady a 100 000krát hmotnější než Slunce.
Protože je kvasar tak daleko, jeho světlu trvalo 12 miliard let, než dosáhlo Země. Pozorování tedy odhalují dobu, kdy byl vesmír starý pouhých 1,6 miliardy let. 'Prostředí kolem tohoto kvasaru je jedinečné v tom, že produkuje tuto obrovskou masu vody,' říká Matt Bradford, vědec z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) a hostující spolupracovník v Caltech. 'Je to další ukázka toho, že voda je všudypřítomná po celém vesmíru, dokonce i v těch nejranějších dobách.' Bradford vede jeden ze dvou mezinárodních týmů astronomů, které popsaly své nálezy kvasarů v samostatných článcích, které byly přijaty k publikaci v Astrophysical Journal Letters.
Přečtěte si papír Bradford & team zde.
Kvasar je poháněn obrovskou černou dírou, která neustále pohlcuje okolní disk plynu a prachu; když kvasar požírá, chrlí obrovské množství energie. Obě skupiny astronomů studovaly konkrétní kvasar nazvaný APM 08279+5255, který ukrývá černou díru 20 miliardkrát hmotnější než Slunce a produkuje tolik energie jako tisíc bilionů sluncí.
Vzhledem k tomu, že astronomové očekávali přítomnost vodní páry již v raném vesmíru, není objev vody sám o sobě překvapením, říká Bradford. V Mléčné dráze je vodní pára, i když celkové množství je 4000krát méně hmotné než v kvasaru, protože většina vody v Mléčné dráze je zmrzlá ve formě ledu.
Přesto je vodní pára důležitým stopovým plynem, který odhaluje povahu kvasaru. V tomto konkrétním kvasaru je vodní pára distribuována kolem černé díry v plynné oblasti o rozloze stovek světelných let (světelný rok je asi šest bilionů mil) a její přítomnost ukazuje, že plyn je podle astronomických odhadů neobvykle teplý a hustý. standardy. Přestože je tento plyn chladných –53 stupňů Celsia (–63 stupňů Fahrenheita) a je 300 bilionkrát méně hustý než zemská atmosféra, je stále pětkrát teplejší a 10 až 100krát hustší, než je typické v galaxiích, jako je Mléčná dráha.
Vodní pára je jen jedním z mnoha druhů plynu, který kvasar obklopuje, a její přítomnost naznačuje, že kvasar koupe plyn jak v rentgenovém, tak v infračerveném záření. Interakce mezi zářením a vodní párou odhaluje vlastnosti plynu a jak jej ovlivňuje kvasar. Například analýza vodní páry ukazuje, jak záření ohřívá zbytek plynu. Kromě toho měření vodní páry a dalších molekul, jako je oxid uhelnatý, naznačují, že existuje dostatek plynu, který živí černou díru, dokud nezvětší asi šestinásobek své velikosti. Zda se tak stane, není jasné, říkají astronomové, protože část plynu může skončit kondenzací do hvězd nebo může být vyvržena z kvasaru.
Bradfordův tým prováděl svá pozorování od roku 2008 pomocí přístroje zvaného Z-Spec na Caltech Submillimeter Observatory (CSO), 10metrovém dalekohledu poblíž vrcholu Mauna Kea na Havaji. Z-Spec je extrémně citlivý spektrograf, který vyžaduje teploty ochlazené na 0,06 stupně Celsia nad absolutní nulou. Přístroj měří světlo v oblasti elektromagnetického spektra zvaného milimetrové pásmo, které leží mezi infračervenými a mikrovlnnými vlnovými délkami. Objev vody vědců byl možný pouze proto, že spektrální pokrytí Z-Spec je 10krát větší než u předchozích spektrometrů pracujících na těchto vlnových délkách. Astronomové provedli následná pozorování pomocí Combined Array for Research in Millimeter-Wave Astronomy (CARMA), což je řada rádiových parabol v pohoří Inyo v jižní Kalifornii.
Tento objev zdůrazňuje výhody pozorování v milimetrových a submilimetrových vlnových délkách, říkají astronomové. Toto pole se v posledních dvou až třech desetiletích rychle rozvíjelo a pro dosažení plného potenciálu této linie výzkumu nyní astronomové – včetně autorů studie – navrhují CCAT, 25metrový dalekohled, který má být postaven v poušti Atacama. v Chile. CCAT umožní astronomům objevit některé z nejstarších galaxií ve vesmíru. Měřením přítomnosti vody a dalších důležitých stopových plynů mohou astronomové studovat složení těchto primordiálních galaxií.
Druhá skupina vedená Dariuszem Lisem, vedoucím vědeckým pracovníkem ve fyzice na Caltechu a zástupcem ředitele CSO, použila k nalezení vody interferometr Plateau de Bure ve francouzských Alpách. V roce 2010 Lisův tým hledal stopy fluorovodíku ve spektru APM 08279+5255, ale náhodou detekoval signál ve spektru kvasaru, který naznačoval přítomnost vody. Signál byl na frekvenci odpovídající záření, které je vyzařováno, když voda přechází z vyššího energetického stavu do nižšího. Zatímco Lisův tým našel pouze jeden signál na jedné frekvenci, široká šířka pásma Z-Spec umožnila Bradfordovi a jeho kolegům objevit emise vody na mnoha frekvencích. Tyto vícenásobné vodní přechody umožnily Bradfordovu týmu určit fyzikální vlastnosti kvasarového plynu a vodní hmoty.
Přečtěte si papír Lis & team zde.