کشف رکورد بزرگ‌ترین مخزن آب شناخته‌شده جهان در فاصله ۱۲ میلیارد سال نوری

وبگاه اسپِیس دِیلی در گزارشی آورده است: در ژوئیه ۲۰۱۱ میلادی، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا اعلام کرد که دو گروه پژوهشی نجوم، مخزنی عظیم از بخار آب را در اطراف کوازار APM ۰۸۲۷۹+۵۲۵۵ کشف کرده‌اند. کوازار‌ها هسته‌های بسیار درخشان کهکشان‌هایی هستند که در مرکز آنها یک سیاه‌چاله فعال وجود دارد. این مخزن آب، حدود ۱۴۰ تریلیون برابر کل آب موجود در اقیانوس‌های زمین تخمین زده شده است.

رکوردی شگفت‌انگیز؛ ۱۴۰ تریلیون برابر اقیانوس‌های زمین

کوازار APM ۰۸۲۷۹+۵۲۵۵ در فاصله ۱۲ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد. این بدان معناست که نوری که امروز از آن به ما می‌رسد، ۱۲ میلیارد سال پیش منتشر شده است؛ زمانی که کیهان تنها ۱.۶ میلیارد سال سن داشت. انرژی تولیدشده توسط این جرم آسمانی، معادل هزار تریلیون خورشید است و در مرکز آن، یک سیاه‌چاله عظیم با جرمی معادل ۲۰ میلیارد خورشید قرار دارد.

گروه‌های پژوهشی نجوم به سرپرستی مت برادفورد (Matt Bradford) از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و داریوش لیس (Dariusz Lis) از رصدخانه فرانسه، با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی در هاوایی و کالیفرنیا، موفق به شناسایی این مخزن عظیم آب شدند. آنها با اندازه‌گیری خطوط طیفی (نشانه‌های خاصی از تابش که توسط مولکول‌های آب در حال چرخش منتشر می‌شود)، وجود آب را تأیید کردند.

نه یک اقیانوس، بلکه یک ابر گازی عظیم.

اما این مخزن آب به شکل اقیانوس یا دریاچه نیست؛ بلکه ابری عظیم از گاز‌های پراکنده است که صد‌ها سال نوری وسعت دارد. دمای آن حدود منفی ۵۳ درجه سانتی‌گراد و چگالی آن بسیار کمتر از جَو زمین است. تخمین حجم این آب بر اساس مدل‌های ریاضی و داده‌های طیفی انجام شده است.

مت برادفورد و همکارانش با استفاده از داده‌های طیفی، تعداد مولکول‌های آب را نسبت به مولکول‌های هیدروژن تخمین زدند. نتیجه نشان داد که به ازای هر ۱۰ میلیون مولکول هیدروژن، حدود ۱.۴ مولکول آب وجود دارد. این نسبت بسیار کم به‌نظر می‌رسد، اما با توجه به حجم عظیم گاز‌های موجود در این ناحیه، مجموع آب به ۱۴۰ تریلیون برابر اقیانوس‌های زمین می‌رسد.

آب؛ راهنمای کشف راز‌های کیهان

این کشف نه‌تنها به‌خاطر حجم عظیم آب، بلکه به‌دلیل اطلاعاتی که درباره کیهان اولیه ارائه می‌دهد، اهمیت دارد. وجود آب در این فاصله و در این حجم، نشان می‌دهد که عناصر سنگین‌تر مانند اکسیژن (که برای تشکیل آب لازم است) در نسل‌های اولیه ستارگان تولید و در سراسر کیهان پراکنده شده‌اند.

آب در این پژوهش به‌عنوان ابزاری برای کاوش عمل کرده است. دانشمندان با بررسی خطوط طیفی آب، توانستند به اطلاعاتی درباره تابش، چگالی و دمای منطقه اطراف سیاه‌چاله دست یابند. این نوع مطالعات به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها در دوران اولیه کیهان داشته باشیم.

عدسی گرانشی؛ بزرگ‌نمایی طبیعی کیهان

یکی از نکات جالب این کشف، نقش عدسی گرانشی است. کهکشانی که در مسیر بین زمین و کوازار قرار دارد، مانند یک عدسی طبیعی عمل می‌نماید و نور کوازار را بزرگ‌نمایی می‌کند. این بزرگ‌نمایی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا جزئیات بیشتری از این جرم دوردست را مشاهده کنند.

با این حال، محققان تأکید می‌کنند که عدسی گرانشی خطوط طیفی را جعل نمی‌کند و وجود آب در این فاصله، یک نتیجه قطعی است. عدد ۱۴۰ تریلیون، یک تخمین مدل‌محور است و ممکن است با تغییر مدل‌های عدسی گرانشی، این عدد تغییر کند.

اهمیت علمی این کشف

این کشف که در سال ۲۰۱۱ میلادی انجام شده، هنوز هم به‌عنوان یکی از مهم‌ترین اکتشافات در زمینه آب در کیهان اولیه شناخته می‌شود. تخمین‌های عددی ممکن است با دقت بیشتری در آینده اصلاح شوند، اما نتیجه اصلی همچنان پابرجاست: آب در کیهان اولیه، آن هم در حجمی عظیم و در اطراف یک سیاهچاله فعال، وجود داشته است.

این یافته به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از شرایط فیزیکی کیهان در دوران کودکی آن داشته باشیم و نقش آب را به‌عنوان یک مولکول کلیدی در فرآیند‌های نجومی بهتر بشناسیم.

گام‌های بعدی

پژوهشگران قصد دارند با استفاده از تلسکوپ‌های پیشرفته‌تر مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، به بررسی دقیق‌تر این مخزن آب و سایر مخازن مشابه در کیهان اولیه بپردازند. این مطالعات می‌تواند به درک بهتر ما از چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها در دوران اولیه کیهان کمک کند.

جزئیات این پژوهش در نشریه نامه‌های اخترفیزیک/ The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.