Из пресс-релиза Caltech:
Вода действительно везде. Глядя на расстояние в 30 миллиардов триллионов миль в квазар - один из самых ярких и жестоких объектов в космосе - исследователи обнаружили, что масса водяного пара по крайней мере в 140 триллионов раз превышает массу воды в мировом океане. вместе и в 100 000 раз массивнее Солнца.
Поскольку квазар находится так далеко, его свету потребовалось 12 миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Поэтому наблюдения показывают время, когда Вселенной было всего 1,6 миллиарда лет. «Окружающая среда вокруг этого квазара уникальна тем, что он производит эту огромную массу воды», - говорит Мэтт Брэдфорд, ученый из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) и приглашенный сотрудник в Калифорнийском технологическом институте. «Это еще одно доказательство того, что вода пронизывает всю вселенную, даже в самые ранние времена». Брэдфорд возглавляет одну из двух международных групп астрономов, которые описали результаты своих квазаров в отдельных статьях, которые были приняты для публикации в журнале Astrophysical Journal Letters.
Прочитайте статью Брэдфорда и команды здесь.
Квазар питается от огромной черной дыры, которая постоянно поглощает окружающий диск газа и пыли; во время еды квазар извергает огромное количество энергии. Обе группы астрономов изучали определенный квазар, названный APM 08279 + 5255, который несет в себе черную дыру в 20 миллиардов раз массивнее Солнца и производит столько же энергии, сколько тысяча триллионов солнц.
Поскольку астрономы ожидали присутствия водяного пара даже в ранней Вселенной, открытие воды само по себе не является сюрпризом, говорит Брэдфорд. В Млечном Пути есть водяной пар, хотя его общее количество в 4000 раз меньше, чем в квазаре, так как большая часть воды Млечного Пути замерзает в виде льда.
Тем не менее, водяной пар является важным микроэлементом, который раскрывает природу квазара. В этом конкретном квазаре водяной пар распределяется вокруг черной дыры в газообразной области, охватывающей сотни световых лет (световой год составляет около шести триллионов миль), и его присутствие указывает на то, что астрономически газ является необычайно теплым и плотным стандарты. Хотя газ имеет холодную температуру –53 градуса по Цельсию (–63 градуса по Фаренгейту) и в 300 триллионов раз меньше плотности, чем земная атмосфера, он все еще в пять раз горячее и в 10–100 раз плотнее, чем то, что характерно для галактик, таких как Млечный путь.
Водяной пар является лишь одним из многих видов газа, которые окружают квазар, и его присутствие указывает на то, что квазар поглощает газ как в рентгеновском, так и в инфракрасном излучении. Взаимодействие между излучением и водяным паром раскрывает свойства газа и то, как квазар влияет на него. Например, анализ водяного пара показывает, как излучение нагревает остальную часть газа. Кроме того, измерения водяного пара и других молекул, таких как окись углерода, показывают, что газа достаточно для подачи в черную дыру, пока она не вырастет примерно в шесть раз. Астрономы говорят, что это произойдет, неясно, так как часть газа может в конечном итоге конденсироваться в звезды или вытекать из квазара.
Команда Брэдфорда начала свои наблюдения, начиная с 2008 года, используя прибор под названием Z-Spec в Субмиллиметровой обсерватории Caltech (CSO), 10-метровый телескоп около вершины Мауна-Кеа на Гавайях. Z-Spec - чрезвычайно чувствительный спектрограф, требующий температур, охлажденных до 0,06 градусов Цельсия выше абсолютного нуля. Прибор измеряет свет в области электромагнитного спектра, называемой миллиметровой полосой, которая находится между инфракрасной и микроволновой длинами волн. Открытие воды исследователями стало возможным только потому, что спектральный охват Z-Spec в 10 раз больше, чем у предыдущих спектрометров, работающих на этих длинах волн. Астрономы провели последующие наблюдения с Комбинированным массивом для исследований в области астрономии миллиметрового диапазона (CARMA), множеством радиопередач в горах Иньо в Южной Калифорнии.
Это открытие подчеркивает преимущества наблюдения в миллиметровой и субмиллиметровой длинах волн, говорят астрономы. Эта область быстро развивалась в течение последних двух-трех десятилетий, и для того, чтобы полностью реализовать потенциал этого направления исследований, астрономы, включая авторов исследования, сейчас разрабатывают CCAT, 25-метровый телескоп, который будет построен в пустыне Атакама. в чили CCAT позволит астрономам открыть некоторые из самых ранних галактик во вселенной. Измеряя присутствие воды и других важных следовых газов, астрономы могут изучать состав этих изначальных галактик.
Вторая группа, возглавляемая Дариушем Лисом, старшим научным сотрудником по физике в Калифорнийском технологическом институте и заместителем директора ОГО, использовала интерферометр Плато де Буре во Французских Альпах для поиска воды. В 2010 году команда Лиса искала следы фтористого водорода в спектре АРМ 08279 + 5255, но по счастливой случайности обнаружила сигнал в спектре квазара, который указывал на присутствие воды. Сигнал имел частоту, соответствующую излучению, которое испускается, когда вода переходит из более высокого энергетического состояния в более низкое. В то время как команда Лиса нашла только один сигнал на одной частоте, широкая полоса пропускания Z-Spec позволила Брэдфорду и его коллегам обнаружить излучение воды на многих частотах. Эти многочисленные переходы воды позволили команде Брэдфорда определить физические характеристики газа квазара и массу воды.
