З прес-релізу Caltech:
Вода справді є скрізь. Дивлячись з відстані 30 мільярдів трильйонів миль на квазар - один з найяскравіших і найжорстокіших об’єктів у космосі - дослідники виявили масу водяної пари, яка щонайменше в 140 трильйонів разів більша за всю воду у світових океанах комбінований і в 100 000 разів масивніший за сонце.
Оскільки квазар знаходиться так далеко, його світлу знадобилося 12 мільярдів років, щоб досягти Землі. Отже, спостереження показують час, коли Всесвіту було всього 1,6 мільярдів років. "Навколишнє середовище навколо цього квазару унікальне тим, що він виробляє величезну масу води", - каже Метт Бредфорд, вчений з НАСА "Лабораторія реактивного руху" (JPL) та відвідувальний співробітник Caltech. "Це ще одна демонстрація того, що вода є поширеною у Всесвіті, навіть у найдавніші часи". Бредфорд очолює одну з двох міжнародних команд астрономів, які описали свої знахідки квазарів в окремих документах, які були прийняті для публікації в журналах «Астрофізичний журнал».
Прочитайте статті Bradford & team тут.
Квазар живиться величезною чорною дірою, яка постійно споживає навколишній диск газу і пилу; під час їжі квазар витрачає величезні кількості енергії. Обидві групи астрономів вивчали конкретний квазар під назвою APM 08279 + 5255, який містить чорну діру в 20 мільярдів разів масивнішу, ніж Сонце і виробляє стільки ж енергії, як тисячу трильйонів сонців.
Оскільки астрономи очікували, що водяна пара буде присутній навіть у ранньому Всесвіті, відкриття води само по собі не є сюрпризом, говорить Бредфорд. У Чумацькому Шляху є водяна пара, хоча загальна кількість в 4000 разів менш масивна, ніж у квазарі, оскільки більша частина води Чумацького Шляху замерзає у вигляді льоду.
Тим не менш, водяна пара є важливим мікроелементом, який розкриває природу квазара. У цьому конкретному квазарі водяна пара розподіляється навколо чорної діри в газоподібному регіоні, що охоплює сотні світлових років (світловий рік - це близько шести трильйонів миль), а його наявність свідчить про те, що газ незвично теплий і щільний внаслідок астрономічних стандарти. Хоча газ холодний - 53 градуси Цельсія (–63 градуси за Фаренгейтом) і в 300 трлн разів менше щільний, ніж атмосфера Землі, він все ще в п’ять разів гарячіший і в 10 до 100 разів щільніше, ніж типовий для галактик, як Чумацький Шлях.
Водяна пара - це лише один із багатьох видів газу, що оточує квазар, а його наявність свідчить про те, що квазар купає газ як у рентгенівських, так і в інфрачервоних випромінюваннях. Взаємодія між випромінюванням та водяною парою виявляє властивості газу та те, як впливає квазар на нього. Наприклад, аналіз водяної пари показує, як випромінювання нагріває решту газу. Крім того, вимірювання водяної пари та інших молекул, таких як оксид вуглецю, дозволяють припустити, що є достатньо газу для живлення чорної діри, поки вона не зросте приблизно до шести разів перевищує її розмір. Чи станеться це не ясно, кажуть астрономи, оскільки частина газу може закінчитися конденсацією в зірки або може викинутись з квазару.
Команда Бредфорда зробила свої спостереження, починаючи з 2008 року, використовуючи прилад під назвою Z-Spec в Обсерваторії субміліметрів Caltech (ОГС), 10-метровий телескоп біля саміту Мауна-Кеа на Гаваях. Z-Spec - надзвичайно чутливий спектрограф, який вимагає температури охолодження до 0,06 градусів Цельсія вище абсолютного нуля. Прилад вимірює світло в області електромагнітного спектру, що називається міліметровою смугою, яка лежить між інфрачервоною та мікрохвильовою довжинами хвиль. Відкриття дослідниками води було можливим лише тому, що спектральне покриття Z-Spec в 10 разів більше, ніж у попередніх спектрометрів, що працюють на цих довжинах хвиль. Астрономи проводили подальші спостереження за допомогою комбінованого масиву для досліджень в міліметровій хвильовій астрономії (CARMA) - масиві радіо посуду в горах Іньо в Південній Каліфорнії.
Це відкриття підкреслює переваги спостереження за довжиною хвилі міліметра та субміліметра, кажуть астрономи. Поле швидко розвивалося протягом останніх двох-трьох десятиліть, і щоб досягти всього потенціалу цього напряму досліджень, астрономи - включаючи авторів дослідження - зараз проектують CCAT, 25-метровий телескоп, який буде побудований у пустелі Атакама в Чилі. CCAT дозволить астрономам виявити деякі найбільш ранні галактики у Всесвіті. Виміряючи присутність води та інших важливих мікроелементів, астрономи можуть вивчати склад цих споконвічних галактик.
Друга група на чолі з Даріушем Лісом, старшим науковим співробітником з фізики Калтеху та заступником директора з ОГС, використовувала інтерферометр Плато де Буре у французьких Альпах для пошуку води. У 2010 році команда Ліса шукала сліди фтористого водню в спектрі APM 08279 + 5255, але безперечно виявила сигнал у спектрі квазара, який вказував на наявність води. Сигнал був з частотою, відповідною випромінюванню, яке випромінюється при переході води з вищого енергетичного стану в нижчий. Хоча команда Ліса знаходила лише один сигнал на одній частоті, широка пропускна здатність Z-Spec дозволила Бредфорду та його колегам виявити викиди води на багатьох частотах. Ці багаторазові переходи води дозволили команді Бредфорда визначити фізичні характеристики газу квазара та водної маси.
