Από δελτίο τύπου Caltech:
Το νερό είναι πραγματικά παντού. Κοιτάζοντας από απόσταση 30 δισεκατομμυρίων μιλίων μακριά σε ένα κβάζαρ - ένα από τα πιο φωτεινά και βίαια αντικείμενα στον κόσμο - οι ερευνητές βρήκαν μια μάζα υδρατμών που είναι τουλάχιστον 140 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από ό, τι το νερό στους ωκεανούς του κόσμου συνδυασμένο και 100.000 φορές πιο ογκώδες από τον ήλιο.
Επειδή το κβάζαρ είναι τόσο μακριά, το φως του χρειάστηκε 12 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη. Οι παρατηρήσεις επομένως αποκαλύπτουν μια εποχή που το σύμπαν ήταν μόλις 1,6 δισεκατομμύρια χρόνια. «Το περιβάλλον γύρω από αυτό το κβάζαρ είναι μοναδικό στο ότι παράγει αυτήν την τεράστια μάζα νερού», λέει ο Matt Bradford, επιστήμονας στο Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA, και ένας επισκέπτης συνεργάτης στο Caltech. "Είναι μια άλλη απόδειξη ότι το νερό είναι διαπερατό σε όλο το σύμπαν, ακόμη και στις πρώτες στιγμές." Ο Μπράντφορντ ηγείται μιας από τις δύο διεθνείς ομάδες αστρονόμων που έχουν περιγράψει τα ευρήματά τους για κβάζαρ σε ξεχωριστές εφημερίδες που έχουν γίνει αποδεκτές για δημοσίευση στο Astrophysical Journal Letters.
Διαβάστε το χαρτί του Μπράντφορντ και της ομάδας εδώ.
Ένα κβάζαρ τροφοδοτείται από μια τεράστια μαύρη τρύπα που καταναλώνει σταθερά έναν περιβάλλοντα δίσκο αερίου και σκόνης. καθώς τρώει, το κβάζαρ εκτοξεύει τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Και οι δύο ομάδες αστρονόμων μελέτησαν ένα συγκεκριμένο κβάζαρ που ονομάζεται APM 08279 + 5255, το οποίο φιλοξενεί μια μαύρη τρύπα 20 δισεκατομμύρια φορές πιο μαζική από τον ήλιο και παράγει τόση ενέργεια όσο χίλια τρισεκατομμύρια ήλιους.
Δεδομένου ότι οι αστρονόμοι περίμεναν να υπάρχουν υδρατμοί ακόμη και στο πρώιμο σύμπαν, η ανακάλυψη του νερού δεν αποτελεί από μόνη της έκπληξη, λέει ο Μπράντφορντ. Υπάρχει υδρατμός στον Γαλαξία, αν και η συνολική ποσότητα είναι 4.000 φορές λιγότερο μαζική από ό, τι στο κβάζαρ, καθώς το μεγαλύτερο μέρος του νερού του Γαλαξία είναι παγωμένο με τη μορφή πάγου.
Ωστόσο, οι υδρατμοί είναι ένα σημαντικό ιχνοστοιχείο που αποκαλύπτει τη φύση του κβάζαρ. Σε αυτό το συγκεκριμένο κβάζαρ, οι υδρατμοί κατανέμονται γύρω από τη μαύρη τρύπα σε μια αέρια περιοχή που εκτείνεται σε εκατοντάδες έτη φωτός (ένα έτος φωτός είναι περίπου έξι τρισεκατομμύρια μίλια) και η παρουσία του δείχνει ότι το αέριο είναι ασυνήθιστα θερμό και πυκνό από αστρονομικούς πρότυπα. Αν και το αέριο είναι ψυχρό –53 βαθμούς Κελσίου (–63 βαθμοί Φαρενάιτ) και είναι 300 τρισεκατομμύρια φορές λιγότερο πυκνό από την ατμόσφαιρα της Γης, είναι ακόμα πέντε φορές πιο ζεστό και 10 έως 100 φορές πιο πυκνό από αυτό που είναι τυπικό σε γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας.
Ο υδρατμός είναι μόνο ένα από τα πολλά είδη αερίου που περιβάλλουν το κβάζαρ και η παρουσία του δείχνει ότι το κβάζαρ λούζει το αέριο τόσο στις ακτίνες Χ όσο και στην υπέρυθρη ακτινοβολία. Η αλληλεπίδραση μεταξύ ακτινοβολίας και υδρατμών αποκαλύπτει ιδιότητες του αερίου και πώς το επηρεάζει το κβάζαρ. Για παράδειγμα, η ανάλυση των υδρατμών δείχνει πώς η ακτινοβολία θερμαίνει το υπόλοιπο αέριο. Επιπλέον, οι μετρήσεις των υδρατμών και άλλων μορίων, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, υποδηλώνουν ότι υπάρχει αρκετό αέριο για να τροφοδοτήσει τη μαύρη τρύπα έως ότου αυξηθεί σε περίπου έξι φορές το μέγεθός του. Το αν αυτό θα συμβεί δεν είναι ξεκάθαρο, λένε οι αστρονόμοι, καθώς μέρος του αερίου μπορεί να καταλήξει να συμπυκνωθεί σε αστέρια ή να εκτοξευθεί από το κβάζαρ.
Η ομάδα του Μπράντφορντ έκανε τις παρατηρήσεις του ξεκινώντας το 2008, χρησιμοποιώντας ένα όργανο που ονομάζεται Z-Spec στο Caltech Submillimeter Observatory (CSO), ένα τηλεσκόπιο 10 μέτρων κοντά στη σύνοδο κορυφής της Mauna Kea στη Χαβάη. Το Z-Spec είναι ένας εξαιρετικά ευαίσθητος φασματογράφος, ο οποίος απαιτεί θερμοκρασίες που κρυώνονται σε 0,06 βαθμούς Κελσίου πάνω από το απόλυτο μηδέν. Το όργανο μετρά το φως σε μια περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που ονομάζεται ζώνη χιλιοστόμετρου, η οποία βρίσκεται μεταξύ μήκους κύματος υπέρυθρων και μικροκυμάτων. Η ανακάλυψη του νερού από τους ερευνητές ήταν δυνατή μόνο επειδή η φασματική κάλυψη του Z-Spec είναι 10 φορές μεγαλύτερη από αυτήν των προηγούμενων φασματομέτρων που λειτουργούσαν σε αυτά τα μήκη κύματος. Οι αστρονόμοι πραγματοποίησαν παρατηρήσεις παρακολούθησης με το Combined Array for Research in Millimeter-Wave Astronomy (CARMA), μια σειρά ραδιοφωνικών πιάτων στα βουνά Inyo της Νότιας Καλιφόρνιας.
Αυτή η ανακάλυψη υπογραμμίζει τα οφέλη της παρατήρησης σε μήκος κύματος χιλιοστόμετρου και υπομετρικού μήκους, λένε οι αστρονόμοι. Το πεδίο έχει αναπτυχθεί ραγδαία τις τελευταίες δύο έως τρεις δεκαετίες και για να αξιοποιήσει πλήρως τις δυνατότητες αυτής της γραμμής έρευνας, οι αστρονόμοι - συμπεριλαμβανομένων των συγγραφέων της μελέτης - σχεδιάζουν τώρα το CCAT, ένα τηλεσκόπιο 25 μέτρων που πρόκειται να κατασκευαστεί στην έρημο Atacama στη Χιλή. Το CCAT θα επιτρέψει στους αστρονόμους να ανακαλύψουν μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες στο σύμπαν. Μετρώντας την παρουσία νερού και άλλων σημαντικών ιχνοστοιχείων, οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν τη σύνθεση αυτών των αρχέγονων γαλαξιών.
Η δεύτερη ομάδα, με επικεφαλής τον Dariusz Lis, ανώτερο ερευνητικό συνεργάτη στη φυσική στο Caltech και αναπληρωτή διευθυντή του CSO, χρησιμοποίησε το Interferometer Plateau de Bure στις Γαλλικές Άλπεις για να βρει νερό. Το 2010, η ομάδα της Λισς έψαχνε ίχνη υδροφθορίου στο φάσμα του APM 08279 + 5255, αλλά εντόπισε εντοπίως ένα σήμα στο φάσμα του κβάζαρ που έδειχνε την παρουσία νερού. Το σήμα ήταν σε συχνότητα που αντιστοιχεί σε ακτινοβολία που εκπέμπεται όταν το νερό μεταβαίνει από μια υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση σε χαμηλότερη. Ενώ η ομάδα του Lis βρήκε μόνο ένα σήμα σε μία συχνότητα, το μεγάλο εύρος ζώνης του Z-Spec επέτρεψε στον Bradford και τους συναδέλφους του να ανακαλύψουν εκπομπές νερού σε πολλές συχνότητες. Αυτές οι πολλαπλές μεταβάσεις νερού επέτρεψαν στην ομάδα του Μπράντφορντ να καθορίσει τα φυσικά χαρακτηριστικά του αερίου του κβάζαρ και τη μάζα του νερού.
