Vanddampskyen - 140 billioner gange mere vand end i Jordens oceaner - er mere end 12 milliarder lysår væk og omgiver det sorte hul i kvasaren.
Et internationalt team af astronomer har opdaget den største, ældste masse vand nogensinde detekteret i universet. Den nyligt opdagede sky af vanddamp, svarende til 140 billioner gange vandet i jordens oceaner, er mere end 12 milliarder lysår fra Jorden og omgiver det store sorte hul i en kvasar.
Denne kunstners koncept illustrerer en kvasar eller fodring af sort hul svarende til APM 08279 + 5255. Gas og støv danner sandsynligvis en torus omkring det centrale sorte hul med skyer med ladet gas over og under. Røntgenstråler kommer fra det meget centrale område, mens termisk infrarød stråling udsendes af støv gennem det meste af torus. Mens dette figur viser kvasarens torus kant-på, er torusen omkring APM 08279 + 5255 sandsynligvis placeret med ansigtet fra vores synspunkt. Billedkredit: NASA / ESA
University of Maryland astronom Alberto Bolatto, som medforfatter til et nyt papir om opdagelsen, sagde:
Fordi det lys, vi ser, forlod denne kvasar for mere end 12 milliarder år siden, ser vi vand, der kun var til stede omkring 1,6 milliarder år efter universets begyndelse. Denne opdagelse skubber påvisningen af vand 1 milliard år nærmere Big Bang end noget tidligere fund.
Et papir, der detaljerede opdagelsen, er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal Letters. I papiret sagde Matt Bradford, en videnskabsmand ved NASAs Jet Propulsion Laboratory:
Det er en anden demonstration af, at vand er gennemgribende i hele universet, selv på de allerførste tidspunkter.
Kvasarer er de mest lysende, mest magtfulde og mest energiske objekter i universet. De drives af enorme sorte huller, der suger ind omgivende gas og støv og sprøjter ud enorme mængder energi. Bradford, Bolatto og deres kolleger studerede en bestemt kvasar kaldet APM 08279 + 5255, som har et sort hul 20 milliarder gange mere massivt end solen og producerer så meget energi som tusind billioner soler.
Et voksende sort hul, kaldet en kvasar, er synligt i midten af en fjern galakse i denne kunstners koncept. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech
Forskere mener, at vanddamp var til stede selv i det tidlige univers, så opdagelsen af vand er ikke i sig selv en overraskelse. Vores egen Mælkevej har vanddamp. Fordi det meste af Mælkevejens vand er i form af is, er mængden af vanddamp i vores galakse imidlertid 4.000 gange mindre end den nyligt opdagede vandsky omkring Quasar APM 08279 + 5255.
Denne vanddamp er en vigtig sporingsgas, der afslører meget om arten af denne kvasar. Vanddampen er fordelt omkring det massive sorte hul i en luftformet region, der spænder over hundreder af lysår i størrelse (et lysår er omkring 6 billioner miles). Gassen er usædvanligt varm og tæt, men kun efter astronomiske standarder. Dens temperatur er minus 63 grader Fahrenheit (53 grader Celsius), og den enorme vandsky er 300 billioner gange mindre tæt end Jordens atmosfære - stadig fem gange varmere og 10 til 100 gange tættere end hvad der er typisk i galakser som Mælkevejen.
Målinger af vanddampen og andre molekyler, såsom kulilte, antyder, at der er tilstrækkelig gas til at fodre det sorte hul, indtil det vokser til ca. seks gange større. Hvorvidt dette vil ske er ikke klart, siger astronomerne, da en del af gassen kan ende med at kondensere til stjerner eller kan blive kastet ud fra kvasaren.
På omtrent samme måde som læger bruger forskellige test til at stille en diagnose, anvendte astronomerne to forskellige instrumenter, "Z-Spec" og CARMA, for at identificere tilstedeværelsen af det ældste (og fjerneste) vand, der endnu er opdaget.
De brugte først “Z-Spec” -instrumentet (et 10-meters teleskop nær toppen af Mauna Kea på Hawaii) på Caltech Submillimeter Observatory til at detektere den spektrale signatur for vanddamp. Dette instrument måler lys i et område af det elektromagnetiske spektrum
kaldes millimeterbåndet, der ligger mellem infrarøde bølgelængder og mikrobølgeovn.
For at bekræfte, at det, de fandt virkelig var vand, brugte astronomerne det kombinerede array til forskning i millimeterbølge-astronomi (CARMA). CARMA er en sammenhængende række af 15 radioteleskopskiver, der ligger højt i den kølige, tørre ørken i det østlige Californiens Inyo-bjerge.
CARMA-matrixen med teleskoper i Inyo-bjergene i Californien. Billedkredit: Palmtree3000
Nederste linje: Forskerne Alberto Bolatto, Matt Bradford og et internationalt team af astronomer har opdaget den største, ældste masse vand nogensinde detekteret i universet omkring det sorte hul i quasar APM 08279 + 5255. Holdet bekræftede Z-spec-teleskopfundet med CARMA. Et papir, der detaljerede undersøgelsen, er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal Letters.