Iz Caltech Press Release:
Vode zaista ima svugdje. Gledajući s udaljenosti od 30 milijardi bilijuna milja u kvazar - jedan od najsjajnijih i najnasilnijih objekata u kozmosu - istraživači su otkrili masu vodene pare koja je najmanje 140 trilijuna puta veća od sve vode u svjetskim oceanima kombinirani i 100.000 puta masivniji od sunca.
Budući da je kvazar tako udaljen, njegovoj svjetlosti je trebalo 12 milijardi godina da dođe do Zemlje. Stoga promatranja otkrivaju vrijeme kada je svemir bio star samo 1,6 milijardi godina. "Okolina oko ovog kvazara jedinstvena je po tome što proizvodi ogromnu masu vode", kaže Matt Bradford, znanstvenik iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon (JPL) i gostujući suradnik u Caltechu. "To je još jedan dokaz da voda prožima cijeli svemir, čak i u najranijim vremenima." Bradford vodi jedan od dva međunarodna tima astronoma koji su opisali svoje nalaze kvazara u zasebnim radovima koji su prihvaćeni za objavljivanje u Astrophysical Journal Letters.
Ovdje pročitajte članak Bradford & tima.
Kvazar se pokreće ogromnom crnom rupom koja neprestano troši okolni disk plina i prašine; dok jede, kvazar izlučuje ogromne količine energije. Obje skupine astronoma proučavale su poseban kvazar nazvan APM 08279 + 5255, koji luči crnu rupu 20 milijardi puta veću masu od sunca i proizvodi toliko energije kao i tisuću trilijuna sunca.
Budući da su astronomi očekivali da će vodena para biti prisutna i u ranom svemiru, otkriće vode samo po sebi nije iznenađenje, kaže Bradford. Na Mliječnom putu postoji vodena para iako je ukupna količina 4000 puta manje masivna nego u kvazaru, jer je većina Mliječne staze smrznuta u obliku leda.
No, vodena para je važan plin u tragovima koji otkriva prirodu kvazara. U ovom se posebnom kvazaru vodena para distribuira oko crne rupe u plinovitom području koje se proteže na stotine svjetlosnih godina (svjetlosna godina iznosi oko šest trilijuna milja), a njezina prisutnost ukazuje na to da je plin neobično topao i gust od astronomskih standardi. Iako je plin hladan -53 stepena Celzijusa (-63 stupnja Farenhejta) i 300 trilijuna puta manje gust od atmosfere Zemlje, ipak je pet puta topliji i 10 do 100 puta gušći od onoga što je tipično u galaksijama poput Mliječnog puta.
Vodena para samo je jedna od mnogih vrsta plina koji okružuju kvazar, a njegova prisutnost ukazuje na to da kvazar gasi plin i u rendgenu i u infracrvenom zračenju. Interakcija između zračenja i vodene pare otkriva svojstva plina i kako kvazar utječe na njega. Na primjer, analiza vodene pare pokazuje kako zračenje zagrijava ostatak plina. Nadalje, mjerenja vodene pare i drugih molekula, kao što je ugljični monoksid, sugeriraju da postoji dovoljno plina za napajanje crne rupe dok ne naraste do otprilike šest puta veće. Hoće li se to dogoditi, nije jasno, kažu astronomi, budući da neki plin može završiti kondenzacijom u zvijezde ili se može izbaciti iz kvazara.
Bradfordov tim napravio je svoja zapažanja počevši od 2008. godine pomoću instrumenta zvanog Z-Spec u Caltech Submillimeter Observatory (CSO), 10-metarskog teleskopa u blizini samita Mauna Kea na Havajima. Z-Spec je izuzetno osjetljiv spektrograf, koji zahtijeva temperaturu ohlađenu na 0,06 Celzijevih stupnjeva iznad apsolutne nule. Instrument mjeri svjetlost u području elektromagnetskog spektra zvanom milimetarski opseg, koji leži između infracrvenih i mikrovalnih valnih duljina. Otkrivanje vode istraživača bilo je moguće samo zato što je spektralno pokrivanje Z-Spec-a 10 puta veće od onog na prethodnim spektrometrima koji rade na tim valnim duljinama. Astronomi su pratili praćenje s kombiniranim nizom za istraživanje milimetrične astronomije (CARMA), nizom radio posuđa u planinama Inyo u južnoj Kaliforniji.
Ovo otkriće ističe prednosti promatranja milimetarnih i submilimetarskih valnih duljina, kažu astronomi. U posljednja dva do tri desetljeća polje se brzo razvijalo i kako bi dostigli puni potencijal ove linije istraživanja, astronomi - uključujući autore studije - sada dizajniraju CCAT, 25-metarski teleskop koji će biti izgrađen u pustinji Atacama u Čileu. CCAT će omogućiti astronomima da otkriju neke od najranijih galaksija u svemiru. Mjereći prisutnost vode i drugih važnih plinova u tragovima, astronomi mogu proučavati sastav tih iskonskih galaksija.
Druga skupina, koju je vodio Dariusz Lis, viši znanstveni suradnik za fiziku na Caltechu i zamjenik ravnatelja OCD-a, koristila je Interferometar Plateau de Bure u francuskim Alpima kako bi pronašla vodu. U 2010, Lisov tim tražio je tragove fluorovodika u spektru APM 08279 + 5255, ali je neobično detektirao signal u kvazarskom spektru koji je ukazivao na prisustvo vode. Signal je bio frekvencijom koja odgovara zračenju koje se emitira kada voda prelazi iz višeg energetskog stanja u niže. Dok je Lisov tim pronašao samo jedan signal na jednoj frekvenciji, široka propusnost Z-Spec-a omogućila je Bradfordu i njegovim kolegama da otkriju emisiju vode na mnogim frekvencijama. Ovi višestruki prijelazi vode omogućili su Bradfordov tim da utvrdi fizičke karakteristike kvazarskog plina i vodene mase.
