Z tiskové zprávy Caltech:
Voda je opravdu všude. Při pohledu ze vzdálenosti 30 miliard bilionů kilometrů daleko do kvazaru - jednoho z nejjasnějších a nejnásilnějších objektů ve vesmíru - objevili vědci množství vodní páry, která je nejméně 140 bilionůkrát větší než veškerá voda ve světových oceánech a 100 000krát hmotnější než slunce.
Protože kvazár je tak daleko, jeho světlu trvalo 12 miliard let, než se dostal na Zemi. Pozorování tedy odhalují dobu, kdy byl vesmír jen 1,6 miliardy let. "Prostředí kolem tohoto kvazaru je jedinečné v tom, že produkuje tuto obrovskou množství vody," říká Matt Bradford, vědec NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) a hostující spolupracovník v Caltechu. "Je to další ukázka, že voda je všudypřítomná v celém vesmíru, a to i v nejranějších dobách." Bradford vede jeden ze dvou mezinárodních týmů astronomů, kteří popsali svá zjištění o kvazaru v samostatných článcích, které byly přijaty k publikování v Astrophysical Journal Letters.
Přečtěte si článek Bradforda a týmu.
Kvasar je poháněn obrovskou černou dírou, která neustále spotřebovává okolní disk plynu a prachu; jak jí, kvaš chrlí obrovské množství energie. Obě skupiny astronomů studovaly určitý kvazar APM 08279 + 5255, který má 20 miliardkrát větší hmotu než černá díra a produkuje tolik energie jako tisíc bilionů sluncí.
Vzhledem k tomu, že astronomové očekávali přítomnost vodní páry i v časném vesmíru, není objev vody sám o sobě překvapením, říká Bradford. V Mléčné dráze jsou vodní páry, i když celkové množství je 4 000krát méně masivní než v kvazaru, protože většina vody Mléčné dráhy je zmrzlá ve formě ledu.
Přesto je vodní pára důležitým stopovým plynem, který odhaluje povahu kvazaru. V tomto konkrétním kvasaru je vodní pára distribuována kolem černé díry v plynné oblasti překračující stovky světelných let (světelný rok je asi šest bilionů mil) a její přítomnost naznačuje, že plyn je neobvykle teplý a hustý astronomicky standardy. Přestože je plyn chladný –53 stupňů Celsia (–63 stupňů Fahrenheita) a je o 300 bilionůkrát méně hustý než zemská atmosféra, je stále pětkrát teplejší a 10 až 100krát hustší, než je typické v galaxiích, jako je Mléčná dráha.
Vodní pára je jen jedním z mnoha druhů plynu, který obklopuje kvasar, a jeho přítomnost naznačuje, že kvasar je koupáním plynu v rentgenovém i infračerveném záření. Interakce mezi zářením a vodní parou odhaluje vlastnosti plynu a to, jak jej ovlivňuje kvasar. Například analýza vodní páry ukazuje, jak záření zahřívá zbytek plynu. Kromě toho měření vodní páry a dalších molekul, jako je oxid uhelnatý, naznačují, že je dostatek plynu pro přivádění černé díry, dokud se nezvětší na přibližně šestinásobek své velikosti. Ať už se to stane, není jasné, astronomové říkají, protože část plynu může skončit kondenzací na hvězdy nebo může být vypuzena z kvazaru.
Bradfordův tým vydal svá pozorování od roku 2008 pomocí nástroje zvaného Z-Spec na observatoři Caltech Submillimeter Observatory (CSO), 10 metrů dalekohledu poblíž vrcholku Mauna Kea na Havaji. Z-Spec je extrémně citlivý spektrograf, vyžadující teploty ochlazené na 0,06 ° C nad absolutní nulu. Přístroj měří světlo v oblasti elektromagnetického spektra nazývaného milimetrové pásmo, které leží mezi infračervenými a mikrovlnnými vlnovými délkami. Výzkum vědců objevil vodu jen proto, že spektrální pokrytí Z-Spec je desetkrát větší než u předchozích spektrometrů pracujících na těchto vlnových délkách. Astronomové provedli následná pozorování s kombinovaným polem pro výzkum astronomie Millimeter-Wave Astronomy (CARMA), řadou rádií v pohoří Inyo v jižní Kalifornii.
Tento objev zdůrazňuje výhody pozorování na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách, říkají astronomové. Pole se v posledních dvou až třech desetiletích rychle rozvíjelo a astronomové - včetně autorů studie - nyní navrhují CCAT, dalekohled 25 metrů, který má být zabudován do pouště Atacama, aby dosáhl plného potenciálu této linie výzkumu v Chile. CCAT umožní astronomům objevit některé z nejčasnějších galaxií ve vesmíru. Měřením přítomnosti vody a dalších důležitých stopových plynů mohou astronomové studovat složení těchto pravěkých galaxií.
Druhá skupina vedená Dariuszem Lisem, vědeckým pracovníkem ve fyzice v Caltechu a zástupcem ředitele CSO, použila k nalezení vody ve interferonech Plateau de Bure ve francouzských Alpách. V roce 2010 Lisův tým hledal stopy fluorovodíku ve spektru APM 08279 + 5255, ale serendipitous detekoval signál v kvasarovém spektru, který indikoval přítomnost vody. Signál byl na frekvenci odpovídající záření, které je emitováno, když voda přechází z vyššího energetického stavu do nižšího. Zatímco Lisův tým našel jen jeden signál na jedné frekvenci, široká šířka pásma Z-Spec umožnila Bradfordovi a jeho kolegům objevit emise vody na mnoha frekvencích. Tyto vícenásobné vodní přechody umožnily Bradfordovu týmu určit fyzikální vlastnosti plynu kvasaru a hmotnost vody.
