Die Wasserdampfwolke - 140 Billionen Mal mehr Wasser als in den Ozeanen der Erde - ist mehr als 12 Milliarden Lichtjahre entfernt und umgibt das schwarze Loch des Quasars.
Ein internationales Team von Astronomen hat die größte und älteste Wassermasse entdeckt, die jemals im Universum nachgewiesen wurde. Die neu entdeckte Wasserdampfwolke, die dem 140-Billionen-fachen des Wassers in den Ozeanen der Erde entspricht, ist mehr als 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und umgibt das riesige Schwarze Loch eines Quasars.
Das Konzept dieses Künstlers zeigt einen Quasar oder das Füttern eines Schwarzen Lochs, ähnlich wie bei APM 08279 + 5255. Gas und Staub bilden wahrscheinlich einen Ring um das zentrale Schwarze Loch, über und unter dem sich Wolken geladenen Gases befinden. Röntgenstrahlen treten aus dem sehr zentralen Bereich aus, während der Großteil des Torus von Staub mit thermischer Infrarotstrahlung bestrahlt wird. Während diese Abbildung den Torus des Quasars zeigt, ist der Torus um APM 08279 + 5255 aus unserer Sicht wahrscheinlich von vorne positioniert. Bildnachweis: NASA / ESA
Der Astronom der Universität von Maryland, Alberto Bolatto, der eine neue Veröffentlichung über die Entdeckung verfasste, sagte:
Weil das Licht, das wir sehen, diesen Quasar vor mehr als 12 Milliarden Jahren verlassen hat, sehen wir Wasser, das nur etwa 1,6 Milliarden Jahre nach dem Beginn des Universums vorhanden war. Diese Entdeckung bringt die Entdeckung von Wasser 1 Milliarde Jahre näher an den Urknall heran als jeder vorherige Fund.
Ein Papier, das die Entdeckung detailliert, wurde zur Veröffentlichung in angenommen Die astrophysikalischen Zeitschriftenbriefe. In dem Artikel sagte Matt Bradford, Wissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA:
Dies ist ein weiterer Beweis dafür, dass Wasser im gesamten Universum allgegenwärtig ist, selbst zu den frühesten Zeiten.
Quasare sind die leuchtendsten, stärksten und energiereichsten Objekte im Universum. Sie werden von riesigen Schwarzen Löchern angetrieben, die das umgebende Gas und den Staub ansaugen und große Mengen an Energie ausstoßen. Bradford, Bolatto und ihre Kollegen untersuchten einen bestimmten Quasar namens APM 08279 + 5255, der ein Schwarzes Loch beherbergt, das 20 Milliarden Mal so massereich ist wie die Sonne und so viel Energie produziert wie tausend Billionen Sonnen.
Ein wachsendes Schwarzes Loch, Quasar genannt, ist im Zentrum einer weit entfernten Galaxie im Konzept dieses Künstlers zu sehen. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
Wissenschaftler glauben, dass Wasserdampf bereits im frühen Universum vorhanden war, daher ist die Entdeckung von Wasser selbst keine Überraschung. Unsere eigene Milchstraße hat Wasserdampf. Da der größte Teil des Wassers der Milchstraße in Form von Eis vorliegt, ist die Wasserdampfmenge in unserer Galaxie 4.000-mal geringer als die neu entdeckte Wasserwolke um den Quasar APM 08279 + 5255.
Dieser Wasserdampf ist ein wichtiges Spurengas, das viel über die Natur dieses Quasars aussagt. Der Wasserdampf verteilt sich rund um das massive Schwarze Loch in einer Gasregion, die sich über Hunderte von Lichtjahren erstreckt (ein Lichtjahr ist ungefähr sechs Billionen Meilen lang). Das Gas ist ungewöhnlich warm und dicht, aber nur nach astronomischen Maßstäben. Seine Temperatur beträgt minus 53 Grad Celsius und die riesige Wasserwolke ist 300 Billionen Mal weniger dicht als die Erdatmosphäre - immer noch fünf Mal heißer und 10 bis 100 Mal dichter als in Galaxien wie der Milchstraße üblich.
Messungen des Wasserdampfs und anderer Moleküle wie Kohlenmonoxid lassen vermuten, dass genügend Gas vorhanden ist, um das Schwarze Loch zu speisen, bis es etwa sechsmal so groß wird. Ob dies passieren wird, ist nicht klar, sagen die Astronomen, da ein Teil des Gases zu Sternen kondensieren oder aus dem Quasar ausgestoßen werden kann.
Ähnlich wie Ärzte verschiedene Tests zur Diagnose verwenden, verwendeten die Astronomen zwei verschiedene Instrumente, „Z-Spec“ und CARMA, um das Vorhandensein des ältesten (und am weitesten entfernten) bisher entdeckten Wassers zu identifizieren.
Am Caltech Submillimeter Observatory verwendeten sie zuerst das Instrument „Z-Spec“ (ein 10-Meter-Teleskop in der Nähe des Gipfels von Mauna Kea in Hawaii), um die spektrale Signatur für Wasserdampf zu erfassen. Dieses Instrument misst Licht in einem Bereich des elektromagnetischen Spektrums
Millimeterband genannt, das zwischen Infrarot- und Mikrowellenwellenlänge liegt.
Um zu bestätigen, dass das, was sie gefunden hatten, tatsächlich Wasser war, verwendeten die Astronomen das kombinierte Array für Forschungszwecke in der Millimeterwellenastronomie (CARMA). CARMA ist eine gekoppelte Zusammenstellung von 15 Radioteleskop-Gerichten, die sich hoch oben in der kühlen, trockenen Wüste der Inyo-Berge im Osten Kaliforniens befinden.
Die CARMA-Teleskopreihe in den kalifornischen Inyo-Bergen. Bildnachweis: Palmtree3000
Fazit: Die Forscher Alberto Bolatto, Matt Bradford und ein internationales Team von Astronomen haben die größte und älteste jemals im Universum nachgewiesene Wassermasse entdeckt, die das Schwarze Loch des Quasars APM 08279 + 5255 umgibt. Das Team bestätigte den Befund des Z-Spec-Teleskops mit CARMA. Ein Artikel über die Studie wurde zur Veröffentlichung in angenommen Die astrophysikalischen Zeitschriftenbriefe.