Astronomowie odkryli do tej pory najbardziej odległe oznaki wody we Wszechświecie. Promieniowanie z masera wodnego zostało wyemitowane, gdy Wszechświat miał zaledwie około 2,5 miliarda lat, co stanowi jedną piątą jego obecnego wieku. „Wykryte przez nas promieniowanie dotarło na Ziemię w 11,1 miliarda lat” - powiedział dr John McKean z Holenderskiego Instytutu Radia Astronomii (ASTRON). „Ponieważ jednak Wszechświat rozszerzył się w tym czasie jak balon nadmuchujący, rozciągając odległości między punktami, galaktyka, w której wykryto wodę, znajduje się w odległości około 19,8 miliarda lat świetlnych.”
Emisja wody jest postrzegana jako maser, w którym cząsteczki gazu wzmacniają i emitują wiązki promieniowania mikrofalowego w taki sam sposób, jak laser emituje wiązki światła. Słaby sygnał można wykryć tylko za pomocą techniki zwanej soczewkowaniem grawitacyjnym, w której grawitacja masywnej galaktyki na pierwszym planie działa jak kosmiczny teleskop, wyginając i powiększając światło z odległej galaktyki, tworząc wzór koniczyny z czterech zdjęć MG J0414 + 0534. Maser wodny był wykrywalny tylko na najjaśniejszych dwóch z tych obrazów.
„Obserwujemy maser wodny co miesiąc od wykrycia i widzimy stały sygnał bez widocznej zmiany prędkości pary wodnej w danych, które uzyskaliśmy do tej pory, powiedział McKean. „To potwierdza naszą prognozę, że woda znajduje się w strumieniu z supermasywnej czarnej dziury, a nie w wirującym dysku gazu, który ją otacza”.
Chociaż od pierwszego odkrycia zespół przyjrzał się pięciu innym systemom, które nie miały maserów wodnych, uważają, że jest prawdopodobne, że istnieje wiele podobnych systemów we wczesnym Wszechświecie. Badania pobliskich galaktyk wykazały, że tylko około 5% ma silne masery wodne związane z aktywnymi jądrami galaktycznymi. Ponadto badania pokazują, że bardzo silne masery wodne występują niezwykle rzadko w porównaniu z ich mniej świecącymi odpowiednikami. Maser wodny w MG J0414 + 0534 jest około 10.000 razy jaśniejszy niż Słońce, co oznacza, że gdyby masery wodne były równie rzadkie we wczesnym Wszechświecie, szanse na dokonanie tego odkrycia byłyby nieprawdopodobnie niewielkie.
„W pierwszym systemie znaleźliśmy sygnał od naprawdę potężnego masera na wodę, na który patrzyliśmy, stosując technikę soczewkowania grawitacyjnego. Na podstawie tego, co wiemy o liczebności lokalnych maserów wodnych, możemy obliczyć prawdopodobieństwo znalezienia masera wodnego tak potężnego jak ten w MG J0414 + 0534, który byłby jeden na milion na podstawie pojedynczej obserwacji. Oznacza to, że ilość potężnych maserów wodnych musi być znacznie większa w odległym Wszechświecie niż znajdowana lokalnie, ponieważ jestem pewien, że nie mamy tyle szczęścia! ” powiedział dr McKean.
Odkrycia masera wodnego dokonał zespół kierowany przez dr Violette Impellizzeri za pomocą 100-metrowego radioteleskopu Effelsberg w Niemczech w okresie od lipca do września 2007 r. Odkrycie to zostało potwierdzone obserwacjami z rozszerzoną bardzo dużą macierzą w USA we wrześniu i październik 2007 r. W skład zespołu wchodzili Alan Roy, Christian Henkel i Andreas Brunthaler z Instytutu Astronomii Radia Maxa Plancka, Paola Castangia z Obserwatorium Cagliari i Olaf Wucknitz z Argelander Institute for Astronomy na Uniwersytecie w Bonn. Odkrycia zostały opublikowane w Nature w grudniu 2008 r.
Zespół analizuje teraz dane w wysokiej rozdzielczości, aby dowiedzieć się, jak blisko masera wodnego znajduje się supermasywna czarna dziura, co da im nowy wgląd w strukturę w centrum aktywnych galaktyk we wczesnym Wszechświecie.
„To wykrycie wody we wczesnym Wszechświecie może oznaczać, że w tych epokach wokół super-masywnej czarnej dziury występuje większa ilość pyłu i gazu, lub może być tak, że czarne dziury są bardziej aktywne, co prowadzi do emisji większej potężne strumienie, które mogą stymulować emisję maserów wodnych. Z pewnością wiemy, że para wodna musi być bardzo gorąca i gęsta, abyśmy mogli zaobserwować maser, więc teraz staramy się ustalić, jaki mechanizm spowodował, że gaz był tak gęsty ”- powiedział dr McKean.
McKean przedstawił ustalenia zespołu podczas Europejskiego Tygodnia Astronomii i Nauki Kosmicznej w Wielkiej Brytanii w tym tygodniu.
Źródło: RAS
