من بيان صحفي معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا:
الماء حقًا في كل مكان. اكتشف فريقان من علماء الفلك ، بقيادة علماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) ، أكبر وأبعد خزان ماء تم اكتشافه في الكون. بالنظر من مسافة 30 مليار تريليون ميل إلى الكوازار - أحد ألمع الأجسام وأكثرها عنفًا في الكون - وجد الباحثون كتلة من بخار الماء تزيد على 140 تريليون ضعف كتلة الماء في محيطات العالم. مجتمعة ، و 100000 مرة كتلة أكبر من الشمس.
نظرًا لأن الكوازار بعيد جدًا ، فقد استغرق ضوءه 12 مليار سنة للوصول إلى الأرض. لذلك تكشف الملاحظات عن وقت كان عمر الكون فيه 1.6 مليار سنة فقط. يقول مات برادفورد ، العالم في مختبر الدفع النفاث (JPL) التابع لناسا والمساعد الزائر في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: 'البيئة المحيطة بهذا الكوازار فريدة من نوعها من حيث أنه ينتج هذه الكتلة الهائلة من الماء'. 'إنه دليل آخر على أن الماء منتشر في جميع أنحاء الكون ، حتى في أقرب الأوقات.' يقود برادفورد واحدًا من فريقين دوليين من علماء الفلك الذين وصفوا نتائجهم حول الكوازارات في أوراق منفصلة تم قبولها للنشر في مجلة Astrophysical Journal Letters.
اقرأ مقالة برادفورد والفريق هنا.
يعمل الكوازار بواسطة ثقب أسود هائل يستهلك بثبات قرص الغاز والغبار المحيط به. عندما يأكل ، ينفث الكوازار كميات هائلة من الطاقة. درس كلا المجموعتين من علماء الفلك كوازارًا معينًا يُدعى APM 08279 + 5255 ، والذي يؤوي ثقبًا أسود أكبر بمقدار 20 مليار مرة من كتلة الشمس وينتج طاقة تعادل ألف تريليون شمس.
نظرًا لأن علماء الفلك توقعوا وجود بخار الماء حتى في بدايات الكون ، فإن اكتشاف الماء لم يكن مفاجئًا في حد ذاته ، كما يقول برادفورد. يوجد بخار ماء في مجرة درب التبانة ، على الرغم من أن الكمية الإجمالية أقل بمقدار 4000 مرة من تلك الموجودة في الكوازار ، حيث يتم تجميد معظم مياه مجرة درب التبانة على شكل جليد.
ومع ذلك ، فإن بخار الماء من الغازات النزرة المهمة التي تكشف عن طبيعة الكوازار. في هذا الكوازار بالذات ، يتوزع بخار الماء حول الثقب الأسود في منطقة غازية تمتد لمئات السنين الضوئية (تبلغ السنة الضوئية حوالي ستة تريليونات ميل) ، ويشير وجودها إلى أن الغاز دافئ وكثيف بشكل غير عادي بواسطة فلكية. المعايير. على الرغم من أن درجة حرارة الغاز تبلغ –53 درجة مئوية (–63 درجة فهرنهايت) وأقل كثافة بمقدار 300 تريليون مرة من الغلاف الجوي للأرض ، إلا أنه لا يزال أعلى بخمس مرات وأكثر كثافة من 10 إلى 100 مرة مما هو معتاد في مجرات مثل مجرة درب التبانة.
يعد بخار الماء أحد أنواع الغازات العديدة التي تحيط بالكوازار ، ويشير وجوده إلى أن الكوازار يغمر الغاز في كل من الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء. يكشف التفاعل بين الإشعاع وبخار الماء عن خصائص الغاز وكيف يؤثر الكوازار عليه. على سبيل المثال ، يوضح تحليل بخار الماء كيف يسخن الإشعاع باقي الغاز. علاوة على ذلك ، تشير قياسات بخار الماء والجزيئات الأخرى ، مثل أول أكسيد الكربون ، إلى أن هناك ما يكفي من الغاز لتغذية الثقب الأسود حتى ينمو إلى حوالي ستة أضعاف حجمه. يقول علماء الفلك إن ما إذا كان هذا سيحدث أم لا ، لأن بعض الغاز قد ينتهي به الأمر إلى التكثف في النجوم أو قد يُطرد من الكوازار.
قام فريق برادفورد بعمل ملاحظاتهم بدءًا من عام 2008 ، باستخدام أداة تسمى Z-Spec في مرصد Caltech للمقاييس الفرعية (CSO) ، وهو تلسكوب بطول 10 أمتار بالقرب من قمة Mauna Kea في هاواي. Z-Spec هو مقياس طيف حساس للغاية ، ويتطلب درجات حرارة مبردة في حدود 0.06 درجة مئوية فوق الصفر المطلق. يقيس الجهاز الضوء في منطقة من الطيف الكهرومغناطيسي تسمى نطاق المليمتر ، والتي تقع بين أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء والميكروويف. كان اكتشاف الباحثين للمياه ممكنًا فقط لأن التغطية الطيفية لـ Z-Spec أكبر بعشر مرات من تلك التي كانت في مقاييس الطيف السابقة التي تعمل بهذه الأطوال الموجية. أجرى علماء الفلك ملاحظات متابعة باستخدام المصفوفة المشتركة للبحوث في علم فلك الموجات المليمترية (CARMA) ، وهي مجموعة من الأطباق الراديوية في جبال إنيو في جنوب كاليفورنيا.
يقول علماء الفلك إن هذا الاكتشاف يسلط الضوء على فوائد المراقبة في الأطوال الموجية المليمترية وما دون المليمترية. تطور المجال بسرعة خلال العقدين أو الثلاثة عقود الماضية ، وللوصول إلى الإمكانات الكاملة لهذا النوع من البحث ، يقوم علماء الفلك - بما في ذلك مؤلفو الدراسة - بتصميم CCAT ، وهو تلسكوب بطول 25 مترًا سيتم بناؤه في صحراء أتاكاما في شيلي. سيسمح CCAT لعلماء الفلك باكتشاف بعض أقدم المجرات في الكون. من خلال قياس وجود الماء والغازات النزرة المهمة الأخرى ، يمكن لعلماء الفلك دراسة تكوين هذه المجرات البدائية.
استخدمت المجموعة الثانية ، بقيادة داريوش ليس ، باحث أول في الفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ونائب مدير مكتب الإحصاء المركزي ، مقياس التداخل بلاتو دي بوري في جبال الألب الفرنسية للعثور على الماء. في عام 2010 ، كان فريق ليز يبحث عن آثار لفلوريد الهيدروجين في طيف APM 08279 + 5255 ، لكنه اكتشف بالصدفة إشارة في طيف الكوازار تشير إلى وجود الماء. كانت الإشارة بتردد يقابل الإشعاع المنبعث عندما ينتقل الماء من حالة طاقة أعلى إلى حالة أقل. بينما وجد فريق Lis إشارة واحدة فقط على تردد واحد ، فإن النطاق الترددي العريض لـ Z-Spec مكّن برادفورد وزملائه من اكتشاف انبعاث المياه عند العديد من الترددات. سمحت هذه التحولات المائية المتعددة لفريق برادفورد بتحديد الخصائص الفيزيائية لغاز الكوازار وكتلة الماء.