أكبر وأقدم كتلة ماء في الكون

اكتشف فريق دولي من علماء الفلك أكبر وأقدم كتلة من الماء تم اكتشافها في الكون. سحابة بخار الماء المكتشفة حديثًا ، والتي تعادل 140 تريليون ضعف الماء في محيطات الأرض ، تبعد أكثر من 12 مليار سنة ضوئية عن الأرض وتحيط بالثقب الأسود الضخم فيالكوازار.

يوضح مفهوم هذا الفنان الكوازار ، أو تغذية الثقب الأسود ، على غرار APM 08279 + 5255. من المحتمل أن يشكل الغاز والغبار طوقًا حول الثقب الأسود المركزي ، مع وجود سحب من الغاز المشحون أعلى وأسفل. تظهر الأشعة السينية من المنطقة المركزية للغاية ، بينما تنبعث الأشعة تحت الحمراء الحرارية من الغبار في جميع أنحاء معظم الطارة. بينما يُظهر هذا الشكل حافة حلق الكوازار ، فمن المحتمل أن يكون الطارة حول APM 08279 + 5255 في مواجهة من وجهة نظرنا. حقوق الصورة: NASA / ESA

قال عالم الفلك بجامعة ماريلاند ألبرتو بولاتو ، الذي شارك في تأليف ورقة جديدة عن الاكتشاف:

نظرًا لأن الضوء الذي نراه قد ترك هذا الكوازار منذ أكثر من 12 مليار سنة ، فإننا نرى الماء الذي كان موجودًا بعد 1.6 مليار سنة فقط من بداية الكون. يدفع هذا الاكتشاف اكتشاف الماء إلى أقرب مليار سنة من الانفجار العظيم أكثر من أي اكتشاف سابق.

تم قبول ورقة تفصيلية عن الاكتشاف للنشر فيرسائل مجلة الفيزياء الفلكية. قال مات برادفورد ، العالم في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، في الورقة البحثية:

إنه دليل آخر على أن الماء منتشر في جميع أنحاء الكون ، حتى في أقرب الأوقات.

النجوم الزائفة هي أكثر الأشياء إضاءة وأقوى وطاقة في الكون. يتم تشغيلها بواسطة ثقوب سوداء هائلة تمتص الغاز والغبار المحيطين وتطلق كميات هائلة من الطاقة. درس برادفورد وبولاتو وزملاؤهم كوازارًا معينًا يسمى APM 08279 + 5255 ، والذي يحتوي على ثقب أسود أكبر بمقدار 20 مليار مرة من كتلة الشمس وينتج طاقة تعادل ألف تريليون شمس.



يظهر الثقب الأسود المتنامي ، المسمى الكوازار ، في مركز مجرة ​​بعيدة وفقًا لمفهوم هذا الفنان. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech

يعتقد العلماء أن بخار الماء كان موجودًا حتى في بدايات الكون ، لذا فإن اكتشاف الماء ليس مفاجأة بحد ذاته. مجرتنا درب التبانة بها بخار ماء. ومع ذلك ، نظرًا لأن معظم مياه مجرة ​​درب التبانة على شكل جليد ، فإن كمية بخار الماء في مجرتنا تقل 4000 مرة عن السحابة المائية المكتشفة حديثًا حول الكوازار APM 08279 + 5255.

يعتبر بخار الماء من الغازات النزرة المهمة التي تكشف الكثير عن طبيعة هذا الكوازار. يتوزع بخار الماء حول الثقب الأسود الهائل في منطقة غازية تمتد لمئات السنين الضوئية في الحجم (تبلغ السنة الضوئية حوالي ستة تريليون ميل). الغاز دافئ وكثيف بشكل غير عادي ، ولكن فقط وفقًا للمعايير الفلكية. درجة حرارته أقل من 63 درجة فهرنهايت (53 درجة مئوية) ، وسحابة الماء الضخمة أقل كثافة بمقدار 300 تريليون مرة من الغلاف الجوي للأرض - لا تزال أعلى بخمس مرات وأكثر كثافة من 10 إلى 100 مرة مما هو معتاد في مجرات مثل مجرة ​​درب التبانة.

تشير قياسات بخار الماء والجزيئات الأخرى ، مثل أول أكسيد الكربون ، إلى وجود 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 بالتكثف في النجوم أو قد يتم طرده من الكوازار.

بنفس الطريقة التي يستخدم بها الأطباء اختبارات مختلفة لإجراء التشخيص ، استخدم الفلكيون أداتين مختلفتين ، 'Z-Spec' و CARMA ، لتحديد وجود المياه الأقدم (والأبعد) التي تم اكتشافها حتى الآن.

استخدموا أولاً أداة 'Z-Spec' (تلسكوب طوله 10 أمتار بالقرب من قمة Mauna Kea في هاواي) في مرصد Caltech للمقاييس الفرعية للكشف عن البصمة الطيفية لبخار الماء. يقيس هذا الجهاز الضوء في منطقة من الطيف الكهرومغناطيسي
يسمى نطاق المليمتر ، والذي يقع بين أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء والميكروويف.

لتأكيد أن ما وجدوه هو الماء حقًا ، استخدم علماء الفلك المصفوفة المشتركة للبحث في علم فلك الموجات المليمترية (CARMA). CARMA عبارة عن مجموعة متصلة من 15 طبقًا للتلسكوب اللاسلكي تطفو في أعالي الصحراء الباردة والجافة في جبال Inyo في شرق كاليفورنيا.

مجموعة تلسكوبات CARMA في جبال Inyo في كاليفورنيا. حقوق الصورة: Palmtree3000

خلاصة القول: اكتشف الباحثون ألبرتو بولاتو ومات برادفورد وفريق دولي من علماء الفلك أكبر وأقدم كتلة من الماء تم اكتشافها في الكون على الإطلاق ، تحيط بالثقب الأسود للكوازار APM 08279 + 5255. أكد الفريق العثور على تلسكوب Z-spec مع CARMA. تم قبول ورقة تفصيلية الدراسة للنشر فيرسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

اقرأ المزيد في جامعة ماريلاند

اقرأ المزيد في جامعة كولورادو - بولدر

وجد علماء الفلك ألمع نجم كوازار في بدايات الكون

14000 كوازار تسلط الضوء على الكون البعيد