أكبر وأقدم كتلة من الماء في الكون

اكتشف فريق دولي من علماء الفلك أكبر وأقدم كتلة من الماء تم اكتشافها على الإطلاق في الكون. سحابة بخار الماء المكتشفة حديثًا ، أي ما يعادل 140 تريليون مرة من الماء في محيطات الأرض ، تبعد أكثر من 12 مليار سنة ضوئية عن الأرض وتحيط بالثقب الأسود الضخم لكوازار.

يوضح مفهوم هذا الفنان وجود كوازار ، أو تغذية ثقب أسود ، على غرار APM 08279 + 5255. من المحتمل أن يكون الغاز والغبار بمثابة ثقب حول الثقب الأسود المركزي ، مع سحب الغاز المشحون أعلى وأسفل. تظهر الأشعة السينية من المنطقة المركزية للغاية ، في حين ينبعث الأشعة تحت الحمراء الحرارية بواسطة الغبار في معظم أجزاء الطور. على الرغم من أن هذا الرقم يوضح حافة تورس الكوازار ، فمن المحتمل أن يكون التوروس حول APM 08279 + 5255 في وضع وجهاً لوجه من وجهة نظرنا. الصورة الائتمان: ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية

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

ولأن الضوء الذي نراه غادر هذا الكوازار منذ أكثر من 12 مليار عام ، فإننا نرى الماء الذي كان موجودا بعد حوالي 1.6 مليار سنة فقط من بداية الكون. يدفع هذا الاكتشاف إلى اكتشاف الانفجار الكبير للمياه بمقدار مليار سنة أكثر من أي اكتشاف سابق.

تم قبول ورقة توضح بالتفصيل الاكتشاف للنشر في The Journal Astrophysical Journal Letters . في المقال ، قال مات برادفورد ، عالم في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا:

إنه دليل آخر على أن الماء منتشر في جميع أنحاء الكون ، حتى في الأزمنة الأولى.

الكوازارات هي الأجسام الأكثر إضاءة ، والأقوى والأكثر نشاطًا في الكون. يتم تشغيلها بواسطة ثقوب سوداء هائلة تمتص الغاز والغبار المحيط بها وتنتج كميات هائلة من الطاقة. درس برادفورد وبولاتو وزملاؤهم كوازارًا معينًا يسمى APM 08279 + 5255 ، والذي يحتوي على ثقب أسود أكبر ب 20 مليار مرة من الشمس وينتج طاقة تفوق ألف تريليون شمس.

يمكن رؤية ثقب أسود متزايد ، يسمى كوازار ، في وسط مجرة ​​بعيدة بمفهوم هذا الفنان. الصورة الائتمان: ناسا / JPL- Caltech

يعتقد العلماء أن بخار الماء كان موجودًا حتى في بدايات الكون ، وبالتالي فإن اكتشاف الماء ليس بحد ذاته مفاجأة. لدينا درب التبانة لديه بخار الماء. ومع ذلك ، نظرًا لأن معظم مياه درب التبانة تكون في شكل جليد ، فإن كمية بخار الماء في مجرتنا تقل بمقدار 4000 مرة عن سحابة المياه المكتشفة حديثًا حول كوازار APM 08279 + 5255.

يُعد بخار الماء غازًا مهمًا يكشف الكثير عن طبيعة هذا الكوازار. يتم توزيع بخار الماء حول الثقب الأسود الهائل في منطقة غازية تمتد على مدار مئات السنين الضوئية (السنة الضوئية حوالي ستة تريليونات ميل). الغاز دافئ وكثيف بشكل غير عادي ، ولكن فقط وفقًا للمعايير الفلكية. تبلغ درجة الحرارة أقل من 63 درجة فهرنهايت (53 درجة مئوية) ، وسحابة المياه الضخمة أقل بثلاثمائة تريليون مرة من الغلاف الجوي للأرض - لا تزال أكثر سخونة بخمسة أضعاف و 10 إلى 100 مرة أكثر كثافة من المجرات مثل مجرة ​​درب التبانة.

تشير قياسات بخار الماء والجزيئات الأخرى ، مثل أول أكسيد الكربون ، إلى وجود كمية كافية من الغاز لإطعام الثقب الأسود حتى ينمو إلى حوالي ستة أضعاف حجمه. يقول علماء الفلك إن ما إذا كان سيحدث هذا أمر غير واضح ، لأن بعض الغاز قد ينتهي بالتكثيف إلى نجوم أو قد يتم إخراجه من الكوازار.

بنفس الطريقة التي يستخدم بها الأطباء اختبارات مختلفة لإجراء التشخيص ، استخدم علماء الفلك أداتين مختلفتين ، "Z-Spec" و CARMA ، لتحديد وجود أقدم المياه (والأكثر بعدًا) التي تم اكتشافها حتى الآن.

استخدموا لأول مرة أداة "Z-Spec" (منظار 10 أمتار بالقرب من قمة مونا كيا في هاواي) في مرصد Caltech Submillimeter Observatory للكشف عن التوقيع الطيفي لبخار الماء. يقيس هذا الجهاز الضوء في منطقة من الطيف الكهرومغناطيسي
تسمى الفرقة ملليمتر ، والتي تقع بين أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء والميكروويف.

للتأكد من أن ما وجدوه هو الماء حقًا ، استخدم علماء الفلك المصفوفة المدمجة للبحث في علم الفلك الموجي المليمتر (CARMA). CARMA عبارة عن مجموعة مرتبطة مكونة من 15 طبق تلسكوب لاسلكي تطفو في صحراء باردة وجافة بشرق جبال Inyo في كاليفورنيا.

مجموعة CARMA من التلسكوبات في جبال Inyo في كاليفورنيا. صورة الائتمان: Palmtree3000

خلاصة القول: اكتشف الباحثون ألبرتو بولاتو ومات برادفورد وفريق دولي من علماء الفلك أكبر وأقدم كتلة من الماء تم اكتشافها على الإطلاق في الكون ، وتحيط بالثقب الأسود للكوازار APM 08279 + 5255. أكد الفريق العثور على تلسكوب Z-spec مع CARMA. تم قبول ورقة توضح بالتفصيل الدراسة في مجلة The Astrophysical Journal Letters .

اقرأ المزيد في جامعة ماريلاند

اقرأ المزيد في جامعة كولورادو - بولدر

يجد علماء الفلك ألمع كوازار في الكون المبكر

14000 كوازار تسليط الضوء على الكون البعيد