カリフォルニア工科大学のプレスリリースから：
水は本当にどこにでもあります。カリフォルニア工科大学（Caltech）の科学者が率いる天文学者の2つのチームが、宇宙でこれまでに検出された中で最大かつ最も遠い水の貯留層を発見しました。 300億マイル離れたところから、宇宙で最も明るく最も暴力的な物体の1つであるクエーサーを見ると、研究者たちは、世界の海のすべての水の少なくとも140兆倍の水蒸気の塊を発見しました。合わせて、太陽の10万倍の質量があります。
クエーサーは遠く離れているため、その光が地球に到達するまでに120億年かかりました。したがって、観測は宇宙がちょうど16億年前であった時を明らかにします。 「このクエーサーの周りの環境は、この巨大な大量の水を生成しているという点で独特です」と、NASAのジェット推進研究所（JPL）の科学者であり、カリフォルニア工科大学の客員アソシエイトであるマットブラッドフォードは言います。 「これは、非常に早い時期でさえ、水が宇宙全体に浸透していることを示すもう1つのデモンストレーションです。」ブラッドフォードは、天文学者の2つの国際チームの1つを率いており、アストロフィジカルジャーナルレターでの公開が承認された別の論文でクエーサーの発見を説明しています。
ここでブラッドフォードとチームの論文を読んでください。
クエーサーは、周囲のガスと塵の円盤を着実に消費している巨大なブラックホールによって動力を供給されています。食べると、クエーサーは大量のエネルギーを吐き出します。天文学者の両方のグループは、APM 08279 + 5255と呼ばれる特定のクエーサーを研究しました。このクエーサーには、太陽の200億倍の質量のブラックホールがあり、1000兆の太陽と同じくらいのエネルギーを生成します。
天文学者は初期の宇宙にも水蒸気が存在すると予想していたので、水の発見自体は驚きではない、とブラッドフォードは言います。天の川には水蒸気がありますが、天の川の水のほとんどは氷の形で凍っているため、総量はクエーサーの4,000分の1です。
それにもかかわらず、水蒸気はクエーサーの性質を明らかにする重要な微量気体です。この特定のクエーサーでは、水蒸気は数百光年（光年は約6兆マイル）に及ぶガス状領域のブラックホールの周りに分布しており、その存在は、ガスが天文学的に異常に暖かくて密度が高いことを示しています標準。ガスは摂氏–53度（華氏–63度）で肌寒く、地球の大気の300兆分の1の密度ですが、それでも天の川のような銀河で一般的なものの5倍の高温と10〜100倍の密度です。
水蒸気はクエーサーを取り巻く多くの種類のガスの1つに過ぎず、その存在はクエーサーがX線と赤外線の両方でガスを浴びていることを示しています。放射線と水蒸気の間の相互作用は、ガスの特性とクエーサーがそれにどのように影響するかを明らかにします。たとえば、水蒸気を分析すると、放射が残りのガスをどのように加熱するかがわかります。さらに、水蒸気と一酸化炭素などの他の分子の測定は、ブラックホールがそのサイズの約6倍に成長するまでブラックホールに供給するのに十分なガスがあることを示唆しています。これが起こるかどうかは明らかではない、と天文学者は言う。なぜなら、ガスの一部が最終的に星に凝縮したり、クエーサーから放出されたりするかもしれないからだ。
ブラッドフォードのチームは、ハワイのマウナケア山頂近くにある10メートルの望遠鏡であるCaltech Submillimeter Observatory（CSO）で、Z-Specと呼ばれる機器を使用して2008年から観測を行いました。 Z-Specは非常に感度の高い分光器であり、絶対零度よりも摂氏0.06度以内に冷却する必要があります。この機器は、赤外線とマイクロ波の波長の間にあるミリメートルバンドと呼ばれる電磁スペクトルの領域で光を測定します。研究者による水の発見は、Z-Specのスペクトルカバレッジがこれらの波長で動作する以前の分光計のスペクトルカバレッジの10倍であるためにのみ可能でした。天文学者は、南カリフォルニアのイニョー山地にある一連のラジオ皿であるミリ波天文学研究のための複合アレイ（CARMA）を使用して追跡観測を行いました。
この発見は、ミリ波とサブミリ波の波長で観測することの利点を浮き彫りにしている、と天文学者は言います。この分野は過去20年から30年の間に急速に発展し、この研究ラインの可能性を最大限に引き出すために、研究著者を含む天文学者は現在、アタカマ砂漠に建設される25メートルの望遠鏡であるCCATを設計しています。チリで。 CCATは、天文学者が宇宙で最も初期の銀河のいくつかを発見することを可能にします。水やその他の重要な微量気体の存在を測定することにより、天文学者はこれらの原始銀河の組成を研究することができます。
カリフォルニア工科大学の物理学の上級研究員であり、CSOの副所長であるDariusz Lisが率いる2番目のグループは、フランスアルプスのプラトードブレ干渉計を使用して水を見つけました。 2010年、Lisのチームは、APM 08279 + 5255のスペクトルでフッ化水素の痕跡を探していましたが、クエーサーのスペクトルで水の存在を示す信号を偶然に検出しました。信号は、水がより高いエネルギー状態からより低いエネルギー状態に遷移するときに放出される放射線に対応する周波数でした。 Lisのチームは、単一の周波数で1つの信号しか検出しませんでしたが、Z-Specの広い帯域幅により、Bradfordと彼の同僚は多くの周波数での水の放出を発見できました。これらの複数の水の遷移により、ブラッドフォードのチームはクエーサーのガスと水の質量の物理的特性を決定することができました。
