No Caltech paziņojuma presei:
Ūdens tiešām ir visur. Skatoties no 30 miljardu triljonu jūdžu attāluma uz kvazāru - vienu no spilgtākajiem un vardarbīgākajiem objektiem kosmosā -, pētnieki ir atraduši ūdens tvaiku masu, kas ir vismaz 140 triljonus reižu lielāka par visu pasaules okeānu ūdeni. kopā un 100 000 reizes masīvāka par sauli.
Tā kā kvazārs ir tik tālu, tā gaisma ir sasniegusi 12 miljardus gadu, lai sasniegtu Zemi. Tāpēc novērojumi atklāj laiku, kad Visums bija tikai 1,6 miljardi gadu vecs. “Vide, kas atrodas ap šo kvazāru, ir unikāla ar to, ka tā ražo šo milzīgo ūdens masu,” saka Metjū Bredfords, NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) zinātnieks un Kaltech apmeklētais līdzstrādnieks. "Tas ir vēl viens pierādījums tam, ka ūdens ir izplatīgs visā Visumā, pat vissenākajos laikos." Bredfords vada vienu no divām starptautiskām astronomu komandām, kuras ir aprakstījušas savus kvazārā atradumus atsevišķos dokumentos, kuri ir pieņemti publicēšanai Astrophysical Journal Letters.
Izlasiet Bradfordas un komandas rakstu šeit.
Kvazāru darbina milzīgs melnais caurums, kas vienmērīgi patērē apkārtējo disku ar gāzi un putekļiem; ēdot, kvazārs izvada milzīgu enerģijas daudzumu. Abas astronomu grupas pētīja īpašu kvazāru ar nosaukumu APM 08279 + 5255, kurā ir melnais caurums, kas ir 20 miljardus reižu masīvāks par sauli un rada tikpat daudz enerģijas kā tūkstoš triljonu saules.
Tā kā astronomi paredzēja, ka ūdens tvaiki būs sastopami pat agrīnajā Visumā, ūdens atklāšana pati par sevi nav pārsteigums, saka Bredfords. Piena ceļā ir ūdens tvaiki, lai gan kopējais daudzums ir 4000 reizes mazāks nekā kvazārā, jo lielākā daļa Piena ceļa ūdens ir sasalusi ledus veidā.
Neskatoties uz to, ūdens tvaiki ir svarīga gāze, kas atklāj kvazāra dabu. Šajā konkrētajā kvazārā ūdens tvaiki tiek sadalīti ap melno caurumu gāzveida reģionā, kas aptver simtiem gaismas gadu (gaismas gads ir aptuveni seši triljoni jūdžu), un tā klātbūtne norāda, ka astronomijas laikā gāze ir neparasti silta un blīva. standartiem. Lai arī gāze ir auksta –53 grādi pēc Celsija (–63 grādi pēc Fārenheita) un ir 300 triljonus reižu mazāk blīva nekā Zemes atmosfēra, tā joprojām ir piecas reizes karstāka un 10 līdz 100 reizes blīvāka nekā tā, kas raksturīga tādās galaktikās kā Piena Ceļš.
Ūdens tvaiki ir tikai viens no daudzajiem gāzes veidiem, kas ieskauj kvazāru, un tā klātbūtne norāda, ka kvazārs peldina gāzi gan rentgena, gan infrasarkanajā starojumā. Apstarojuma un ūdens tvaiku mijiedarbība atklāj gāzes īpašības un to, kā kvazārs to ietekmē. Piemēram, analizējot ūdens tvaikus, redzams, kā radiācija sasilda pārējo gāzi. Turklāt ūdens tvaiku un citu molekulu, piemēram, oglekļa monoksīda, mērījumi liecina, ka ir pietiekami daudz gāzes, lai pavada melno caurumu, līdz tas palielinās līdz apmēram sešas reizes lielākam par tā lielumu. Vai tas notiks, nav skaidrs, apgalvo astronomi, jo daļa gāzes var kondensēties zvaigznēs vai izdalīties no kvazāra.
Bredfordas komanda veica savus novērojumus, sākot ar 2008. gadu, izmantojot instrumentu ar nosaukumu Z-Spec Caltech Submillimeter Observatory (CSO) - 10 metru teleskopā netālu no Mauna Kea virsotnes Havaju salās. Z-Spec ir ārkārtīgi jutīgs spektrogrāfs, kam nepieciešama temperatūra, kas atdzesēta līdz 0,06 grādiem pēc Celsija virs absolūtās nulles. Šis instruments mēra gaismu elektromagnētiskā spektra apgabalā, ko sauc par milimetru joslu un atrodas starp infrasarkano un mikroviļņu viļņu garumu. Pētnieku atklājums par ūdeni bija iespējams tikai tāpēc, ka Z-Spec spektrālais pārklājums ir 10 reizes lielāks nekā iepriekšējiem spektrometriem, kas darbojās pie šiem viļņu garumiem. Astronomiem tika veikti papildu novērojumi, izmantojot kombinēto pētījumu kopumu milimetru viļņu astronomijā (CARMA) - radio trauku masīvu Dienvidkalifornijas Injo kalnos.
Šis atklājums izceļ novērošanas priekšrocības milimetru un submilimetru viļņu garumā, saka astronomi. Lauks ir strauji attīstījies pēdējo divu līdz trīs gadu desmitu laikā, un, lai pilnībā izmantotu šīs pētniecības līnijas potenciālu, astronomi, ieskaitot pētījumu autorus, tagad izstrādā CCAT - 25 metru teleskopu, kas tiks būvēts Atacama tuksnesī. Čīlē. CCAT ļaus astronomiem atklāt dažas no agrākajām galaktikām Visumā. Izmērot ūdens un citu svarīgu gāzu klātbūtni, astronomi var izpētīt šo pirmatnējo galaktiku sastāvu.
Otrā grupa, kuru vadīja Dariusz Lis, vecākais zinātniskais līdzstrādnieks fizikā Kaltehā un CSO direktora vietnieks, ūdens atrašanai izmantoja Plateau de Bure interferometru Francijas Alpos. 2010. gadā Lis komanda meklēja fluorūdeņraža pēdas APM 08279 + 5255 spektrā, bet sezarejoši atklāja signālu kvazāra spektrā, kas norādīja uz ūdens klātbūtni. Signāls bija frekvencē, kas atbilst starojumam, kas tiek izstarots, ūdenim pārejot no augstākas enerģijas stāvokļa uz zemāku. Kamēr Lis komanda atrada tikai vienu signālu vienā frekvencē, plašais Z-Spec joslas platums ļāva Bredfordam un viņa kolēģiem atklāt ūdens izstarošanu daudzās frekvencēs. Šīs vairākkārtējās ūdens pārejas ļāva Bredfordas komandai noteikt kvazārā gāzes fiziskās īpašības un ūdens masu.
