Największy rezerwuar wody na krańcu Wszechświata

NASA/ESA
Wizja artysty przedstawiająca kwazar podobny do APM 08279+5255, w którym astronomowie odkryli ogromne ilości pary wodnej. Źródło: NASA/ESA
Dwie grupy astronomów odkryły największe i najbardziej odległe zasoby wody jakie kiedykolwiek zostały znalezione we Wszechświecie. W odległości ponad 12 miliardów lat świetlnych znajduje się  kwazar, a w jego centrum orgormna czarna dziura pożerajaca materię. Czarną dziurę otacza woda, której jest 140 bilionów razy więcej niż wody w ziemskich oceanach.   

„Środowisko wokół tego kwazaru jest bardzo wyjątkowe ze względu na wytwarzanie dużej ilości wody” – mówi Matt Bradford, naukowiec z należącego do NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie. „To kolejny dowód na to, że woda jest wszechobecna we Wszechświecie, nawet w tym bardzo wczesnym”. Bradford kieruje jedną z grup, która dokonała odkrycia.

Kwazar zasilany jest przez gigantyczną czarną dziurę, która nieustannie konsumuje otaczający ją dysk gazu i pyłu. Podczas tego posiłku kwazar wyrzuca z siebie ogromne ilości energii. Obie grupy badaczy zainteresowały się kwazarem APM 08279+5255, we wnętrzu którego znajduje się czarna dziura 20 miliardów razy bardziej masywna niż Słońce i produkującą tyle energii, co biliard Słońc.

Astronomowie spodziewali się, że para wodna jest obecna we wczesnym i odległym Wszechświecie, jednak do tej pory nie wykryto jej w tak dalekich regionach. Para wodna występuje także w Drodze Mlecznej, ale jej całkowita ilość jest 4 tysiące razy mniejsza niż w kwazarze, ponieważ większość wody w Galaktyce występuje w postaci lodu.

Para wodna jest ważną wskazówką do poznania natury kwazarów. W tym konkretnym kwazarze para wodna jest rozłożona wokół czarnej dziury w gazowym regionie o rozpiętości setek lat świetlnych. Jej obecność wskazuje na to, że gaz jest skąpany w rentgenowskim i podczerwonym promieniowaniu kwazaru i dzięki temu jest ciepły i gęsty, jak na astronomiczne warunki. W praktyce oznacza to lekki chłodek w temperaturze -53 stopni Celsjusza i gęstość około 300 bilionów razy mniejszą niż w ziemskiej atmosferze. Nadal jest to 5 razy cieplej i od 10 do 100 razy bardziej gęsto niż w typowym obszarze w galaktyce takiej, jak Droga Mleczna.

Pomiary pary wodnej i innych cząsteczek, takich jak tlenek węgla (CO), sugerują, że ilość gazu jest wystarczająca, aby żywić czarną dziurę do momentu aż zwiększy swoje rozmiary sześciokrotnie. Według astronomów nie wiadomo kiedy to nastąpi, ponieważ część gazu może ulec kondensacji, tworząc gwiazdę lub może być wyrzucona z kwazaru. Grupa Bradforda wykonywała swoje obserwacje od 2008 r. za pomocą instrumentu zwanego „Z-Spec” umieszczonego na należącym do Caltech Submillimeter Observatory 10-metrowym teleskopie położonym niedaleko szczytu Mauna Kea na Hawajach. Następne obserwacje były prowadzone przy użyciu radiointerferometru Combined Array for Research in Millimeter-Wave Astronomy (CARMA) położonego w Inyo Mountains w Południowej Kalifornii.

Druga grupa naukowców prowadzona przez Dariusza Lisa, fizyka w Caltech i zastępcę dyrektora Caltech Submillimeter Observatory, poszukiwała wody za pomocą interferometru Plateau de Bure Interferometr znajdującego się we francuskich Alpach. W 2010 r. grupa Lisa przypadkowo wykryła wodę w APM 08279+5255, obserwując tylko jeden charakterystyczny ślad wody w widmie kwazaru. Grupa Bradforda uzyskała więcej informacji na temat wody, włączając w to wyznaczenie ogromnej masy, ponieważ wykryli oni kilka charakterystycznych dla wody śladów.
Artykuł na ten temat pojawił sie w Astrophysical Journal Letters.


26 lipca 2011
Źródło | Magda Siuda

Liczba odsłon: 1508