Astronomi atklājuši vistālākās un vislielākās ūdens rezerves
Ūdens patiesi ir visur. Divas astronomu grupas Kalifornijas tehnoloģiju institūta speciālistu vadībā atklāja līdz šim vistālākās un vislielākās ūdens rezerves Visumā. Analizējot kvazāru, kas atrodas daudzu miljardu gaismas gadu attālumā, zinātnieki secināja, ka tajā esošā ūdens tvaika daudzums vismaz 140 triljonus reižu pārsniedz ūdens daudzumu, kāds atrodams visos Zemes okeānos kopā.
Kvazārs atrods 12 miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes. Attiecīgi novērojumos redzams Visums, kāds tas bija aptuveni 1,6 miljardus gadu pēc Lielā sprādziena.
"Šī kvazāra apkaime ir unikāla, jo tur rodas milzīgas ūdens masas," teica Mets Bredfords no NASA Reaktīvo dzinēju laboratorijas (JPL). "Tas ir vēl viens pierādījums, ka Visumā ūdens ir bieži sastopams, pat ļoti agrīnos tā attīstības posmos."
Kvazāru "darbina" milzīgs melnais caurums, kurš patērē apkārt esošā gāzes un putekļu diska matēriju. Šī procesa rezultātā tiek izdalīti ievērojami enerģijas apjomi. Abas astronomu grupas pētīja kvazāru APM 08279+5255, kura masa aptuveni 20 miljardus reižu pārsniedz Saules masu. Kvazāra saražotā enerģija ir līdzvērtīga apjomam, kādu spētu radīt tūkstošiem triljonu Saulei līdzīgu zvaigžņu.
Tā kā astronomi jau agrāk uzskatīja, ka ūdens Visumā ir plaši sastopams, tai skaitā arī Visuma pirmsākumos, pats fakts, ka izdevās ieraudzīt ūdeni, nav pārsteigums. Arī Piena Ceļa galaktikā ir ūdens tvaiks, lai gan tā daudzums ir aptuveni 4000 reižu mazāks nekā tika konstatēts kvazārā. Lielākā daļa Piena Ceļā esošā ūdens ir sasaldētā formā.
Ūdens tvaiks ir svarīga gāze, kas atklāj kvazāra īpašības. Konkrētajā kvazārā ūdens tvaiks ir izvietots ap melno caurumu reģionā, kurš plešas simtiem gaismas gadu lielā apgabalā. Fakts, ka ūdens tur atrodas tvaika veidā, liecina, ka šis gāzu reģions ir neparasti silts un blīvs. Tur valda -53oC temperatūra, bet gāzu blīvums ir 300 triljonus reižu retinātāks nekā atmosfēra jūras līmenī uz Zemes. Lai arī vide nešķiet nedz silta, nedz blīva, tā ir aptuveni 5 reizes karstāka un 10 līdz 100 reizes blīvāka par apstākļiem, kādi sastopami tādās galaktikās kā Piena Ceļš.
Ūdens tvaiks ir tikai viena no daudzajām gāzēm, kura ieskauj kvazāru. Tā klātbūtne liecina, ka kvazārs izstaro gan rentgenstarojumu, gan infrasarkanos starus. Analizējot ūdens tvaiku, iespējams noteikt gāzu īpašības un to, kā kvazāra starojums to ietekmē. Piemēram, iespējams reģistrēt, kā starojums uzkarsē pārējo gāzu maisījumu. Iegūtie dati liecina, ka šajā reģionā sastopamais materiāls ir pietiekams, lai melnā cauruma masa, tam turpinot baroties, pieaugtu vismaz sešas reizes. Protams, iespējams, ka daļa gāzes kondensēsies un veidos jaunas zvaigznes, kā arī kvazāra starojums uzliesmojumu veidā to var izkliedēt un aizvirzīt prom no melnā cauruma.
Bredforda komanda savus novērojumus uzsāka 2008. gadā, izmantojot Z-Spec instrumentu, ar kuru aprīkota Kalifornijas Tehnoloģiju institūta submilimetru observatorija (CSO), kurā ietilpst 10 metru teleskops netālu no Mauna Kea kalna virsotnes Havaju salās. Z-Spec ir ļoti jutīgs spektrogrāfs, kurš darbojas ļoti zemās temperatūrās - aptuveni 0,06oC virs absolūtās nulles. Instruments uztver elektromagnētiskā starojuma diapazonu, kas pazīstams kā milimetru josla. Tas meklējams starp infrasarkano staru un mikroviļņu diapazoniem. Turpmākie novērojumi tika veikti ar Kombinēto masīvu mikroviļņu astronomijas izpētei (CARMA), kas atrodas Kalifornijas dienvidos.
Šis atklājums parāda, ka ir svarīgi veikt novērojumus arī milimetru un submilimetru diapazonos. Pēdējo trīs desmitgažu laikā šī joma strauji attīstās. Lai iegūtu vēl labākus rezultātus, šobrīd tiek veidots CCAT - 25 metru teleskops Atakamas tuksnesī Čīlē. Tas spēs ielūkoties ļoti agrīnos Visuma attīstības laikos un analizēt pirmo galaktiku ķīmisko sastāvu.
Otrā grupa Dariusa Lisa vadībā izmantoja Plateau de Bure interferometru Francijas Alpos. 2010. gadā Lisa komanda meklēja ūdeņraža fluorīdu APM 08279+5255 spektrā, bet sakritības rezultātā konstatēja ūdens tvaika klātbūtni. Signāls tika reģistrēts frekvencē, kas atbilst starojumam, kurš tiek izstarots brīdī, kad ūdens no augstāka enerģijas līmeņa pāriet zemākā. Lisa komanda atklāja signālu tikai vienā frekvencē, bet Bredforda izmantotais instruments ļāva konstatēt ūdens starojumu arī citās frekvencēs.
California Institute of Technology
