Квантовый мегагенератор – самый удалённый признак космической воды

Признак, свидетельствующий о наличии воды, – излучение мазера – микроволнового эквивалента лазерного света – исходящее от тёплого водного пара внутри удалённого квазара, активной галактики, которую питают пыль и газ, кружащиеся вблизи гигантской чёрной дыры.

Активная галактика расщепляет квазар MG J0414+0534 на четыре изображения; два открывают излучение водного мазера. Вблизи квазар, возможно, выглядит наподобие галактики M87 (вставка внизу справа). (Изображение: Milde Science Communication/HST Archive data/CFHT/J-C Cuillandre/Coelum)

Квазар под названием MG J0414+0534 настолько удалён, что его свету пришлось пройти 11.1 миллиарда лет, чтобы достигнуть Земли, т.е. он был отправлен тогда, когда вселенной было всего 2.5 миллиарда лет. Он покрывает новый рекорд расстояния для водной галактики на многие миллиарды световых лет.
 
“Теперь мы уверены, что там присутствует вода”, - утверждает Виолетта Импеллиззери из Института Радиоастрономии Макса Планка в Бонне, Германия. “Благодаря тому, что водные мазеры находятся близко к ядрам галактик, наши результаты открывают новые интересные возможности для изучения сверхмассивных чёрных дыр на стадии формирования галактик”.

Группа исследователей использовала 100-метровый радиотелескоп Effelsberg, чтобы наблюдать квазар, который особенно яркий благодаря эффекту под названием гравитационное линзовидное фотографирование. Гравитация активной галактики действует как космический телескоп, увеличивая свет квазара и расщепляя его в четыре разных изображения.

10,000 Солнц

Два из четырёх компонентов были достаточно яркими, чтобы обнаружить мощное излучение водного мазера. Исследователи подтвердили его при помощи радиотелескопа с очень большой антенной системой в Нью-Мексико. Излучение мазера в 10,000 раз ярче Солнца.

Излучение водного мазера возникает благодаря тому, что молекулы воды приводятся в возбуждённое состояние в результате столкновений с другими частицами. Затем они вновь испускают свою избыточную энергию в виде микроволн. Таким образом, они побуждают другие молекулы выделять микроволны с той же частотой, усиливая сигнал.

Всего примерно 5% близлежащих активных галактик содержат определяемые водные мазеры. Факт открытия одного из них внутри удалённой галактики, которую наблюдали учёные, предполагает, что такие мазеры должны были быть более распространены в ранней вселенной, чем сейчас.