2008.12.18. - Víz nyoma a korai Univerzumban

Egy közelebbi galaxis gravitációs terének köszönhetően európai és amerikai rádiótávcsövekkel minden eddiginél távolabb, egy 11 milliárd fényévre található kvazárban sikerült a víz nyomát detektálni.

A Violette Impellizzeri (Max-Planck-Institute für Radioastronomie, Bonn) által vezetett kutatócsoport a 100 méteres effelsbergi rádióteleszkópot és az Új-Mexikóban található VLA (Very Large Array) antennarendszert használta az MG J0414+0534 katalógusjelű aktív galaxis észleléséhez, melynek magjában egy nagytömegű fekete lyuk foglal helyet. A kvazár rádióspektrumában a kutatók sikeresen azonosították a vízmolekula 6,12 GHz körüli emissziós vonalát, ami többek között azért érdekes, mert ilyen távolságban még soha nem detektálták a víz nyomát. Az MG J0414+0534 az Univerzum azon állapotát tükrözi, mikor kora a mostaninak mindössze egyhatoda volt. A vízmolekulák a rádiótartományban hasonló erősítő hatást okoznak, mint az optikai tartományban a lézerekben, illetve a mikrohullámú tartományban a mézerekben használt anyagok, ezért az alkalmazott elnevezés itt is a mézer. A kutatók szerint az új felfedezés azt jelzi, hogy a hasonló vízmézerek a korai Univerzumban gyakoribbak voltak, mint manapság.

Az MG J0414+0534 katalógusjelű kvazárról egy közelebbi galaxis gravitációs tere 4 képet állít elő, ahogyan ez a Hubble űrteleszkóp infravörös felvételén jól látszik. Két kép esetében a lencsehatás olyan intenzitásnövekedést is eredményezett, hogy a rádióspektrumokban kimutatható volt a vízmolekula emissziós vonala. Az MG J0414+0534 az inzertben látható M87-hez hasonló aktív magú galaxis.
[Milde Science Communication/HST Archive Data/CFHT, J.-C. Cuillandre, Coelum]

A sikeres detektálást az ilyen óriási távolságokban viszonylag gyakori jelenség, a gravitációslencse-hatás tette lehetővé. Körülbelül 8 milliárd fényév távolságban, éppen az MG J0414+0534 irányában található egy másik galaxis, melynek gravitációs tere lencseként viselkedve 4 példányban leképezi a távolabbi objektumot, miközben fényének (jelen esetben rádiósugárzásának) intenzitását is erősíti. Ez az intenzitásnövekedés segítette a kutatókat, hogy az egyébként szükségesnél mintegy ezerszer rövidebb idő alatt is olyan spektrumokat tudjanak rögzíteni az antennákkal, melyekben már azonosítható a vízmolekula említett emissziós vonala. Az óriási távolság miatt a négy kép közül még így is csak kettőnél volt sikeres a detektálás, a másik két kép túl halvány volt ehhez.

Vízmézerek számos, közelebbi aktív galaxisban is ismertek, tipikusan az azok magjában található nagytömegű fekete lyukak körüli, sűrű molekulafelhőkből álló anyagkorongokhoz kapcsolódva. A rádióemisszió erősítése általában akkor tapasztalható, amikor ezeket a korongokat közel az élükről látjuk. Impellizzeri és munkatársai szerint az MG J0414+0534 esetében azonban a fekete lyuk körüli akkréciós korong majdnem merőleges a látóirányra, ami viszont azt jelentheti, hogy a vízmolekulák itt nem a korongban találhatók, hanem a fekete lyukból a korongra merőlegesen nagy sebességgel kiáramló nyalábokban. Akár a korongban, akár a kifúvásokban van a víz, a csoport szerint az emisszió forrása mindenképpen a galaxismag mindössze néhány parszekes környezete. Elképzelhető, hogy a víz távolabbi tartományokban is jelen van, a mostani adatok alapján azonban ezt nem lehet kijelenteni.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2008. december 18-i számában jelent meg.

Forrás:

• Astronomy Now Online 2008.12.18.
• Nature 456, 927-929 (18 December 2008)