От прессъобщение на Caltech:
Водата наистина е навсякъде. Поглеждайки от разстояние от 30 милиарда милиона мили в квазар - един от най-ярките и насилни предмети в Космоса, изследователите са открили маса водна пара, която е поне 140 трилиона пъти по-голяма от цялата вода в световните океани комбинирани и 100 000 пъти по-масивни от слънцето.
Тъй като квазарът е толкова далеч, на светлината му са необходими 12 милиарда години, за да достигне Земята. Следователно наблюденията разкриват време, когато Вселената е била само на 1,6 милиарда години. „Околната среда около този квазар е уникална по това, че той произвежда огромна маса вода“, казва Мат Брадфорд, учен от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА (JPL) и гостуващ сътрудник в Caltech. „Това е поредната демонстрация, че водата е широко разпространена във вселената, дори в най-ранните моменти.“ Брадфорд води един от два международни екипа от астрономи, които са описали своите открития на квазара в отделни документи, които са приети за публикуване в Astrophysical Journal Letters.
Прочетете документа на Bradford & team тук.
Квазарът се захранва от огромна черна дупка, която непрекъснато консумира околния диск с газ и прах; докато яде, квазарът изчерпва огромни количества енергия. И двете групи астрономи проучиха един конкретен квазар, наречен APM 08279 + 5255, който извлича черна дупка 20 милиарда пъти по-масивна от слънцето и произвежда толкова енергия, колкото хиляда трилиона слънца.
Тъй като астрономите очакваха водната пара да присъства дори в ранната Вселена, откриването на вода само по себе си не е изненада, казва Брадфорд. В Млечния път има водна пара, въпреки че общото количество е 4 000 пъти по-малко масивно, отколкото в квазара, тъй като по-голямата част от водата на Млечния път е замразена под формата на лед.
Независимо от това, водната пара е важен микроелемент, който разкрива природата на квазара. В този конкретен квазар водната пара се разпределя около черната дупка в газообразен регион, обхващащ стотици светлинни години (светлинна година е около шест трилиона мили), а присъствието й показва, че газът е необичайно топъл и плътен от астрономически стандарти. Въпреки че газът е мразовит - 53 градуса по Целзий (–63 градуса по Фаренхайт) и е 300 трилиона пъти по-малко плътен от атмосферата на Земята, той все още е пет пъти по-горещ и 10 до 100 пъти по-плътен от това, което е типично в галактики като Млечния път.
Водната пара е само един от многото видове газ, които заобикалят квазара, а присъствието му показва, че квазарът къпа газта както в рентгенови лъчи, така и в инфрачервено лъчение. Взаимодействието между радиацията и водната пара разкрива свойствата на газа и как квазарът влияе върху него. Например, анализът на водната пара показва как радиацията загрява останалата част от газа. Освен това измерванията на водната пара и на други молекули, като въглероден оксид, предполагат, че има достатъчно газ за захранване на черната дупка, докато тя нарасне до около шест пъти по-голяма от нейната големина. Дали това ще се случи не е ясно, казват астрономите, тъй като част от газа може да се кондензира в звезди или може да бъде изхвърлен от квазара.
Екипът на Брадфорд направи своите наблюдения, като започна през 2008 г., използвайки инструмент, наречен Z-Spec в Калтехската субмилиметрова обсерватория (CSO), 10-метров телескоп близо до срещата на върха на Мауна Кеа в Хавай. Z-Spec е изключително чувствителен спектрограф, който изисква температури, охладени до 0,06 градуса по Целзий над абсолютната нула. Инструментът измерва светлината в област от електромагнитния спектър, наречена милиметрова лента, която лежи между инфрачервените и микровълновите вълни. Откриването на водата на изследователите беше възможно само защото спектралното покритие на Z-Spec е 10 пъти по-голямо от това на предишните спектрометри, работещи на тези дължини на вълната. Астрономите направиха последващи наблюдения с Комбинирания масив за изследвания в алиномията на милиметрова вълна (CARMA), масив от радиоактивни ястия в планините Иньо в Южна Калифорния.
Това откритие подчертава предимствата на наблюдението в дължината на вълните милиметър и субмилиметър, казват астрономите. Полето се развива бързо през последните две до три десетилетия и за да достигнат пълния потенциал на тази линия на изследване, астрономите - включително авторите на изследването - сега проектират CCAT, 25-метров телескоп, който ще бъде изграден в пустинята Атакама в Чили. CCAT ще позволи на астрономите да открият някои от най-ранните галактики във Вселената. Чрез измерване на присъствието на вода и други важни следи от газове астрономите могат да изучават състава на тези първични галактики.
Втората група, водена от Дариуш Лис, старши научен сътрудник по физика в Caltech и заместник-директор на CSO, използва интерферометъра Plateau de Bure във френските Алпи, за да намери вода. През 2010 г. екипът на Лис търси следи от флуороводород в спектъра на APM 08279 + 5255, но открива безкрайно сигнал в квазарския спектър, който показва наличието на вода. Сигналът беше с честота, съответстваща на радиация, която се излъчва при преминаване на водата от по-високо енергийно състояние в по-ниско. Докато екипът на Лис намери само един сигнал на една и съща честота, широката честотна лента на Z-Spec даде възможност на Брадфорд и неговите колеги да открият емисиите на вода на много честоти. Тези многобройни водни преходи позволиха на екипа на Брадфорд да определи физическите характеристики на газа на квазара и водната маса.
