Ältestes und am weitesten entferntes Wasser im Universum entdeckt

Astronomen haben bisher die entferntesten Anzeichen von Wasser im Universum gefunden. Die Strahlung des Wassermasers wurde emittiert, als das Universum nur etwa 2,5 Milliarden Jahre alt war, ein Fünftel seines gegenwärtigen Alters. „Die Strahlung, die wir entdeckt haben, hat 11,1 Milliarden Jahre gebraucht, um die Erde zu erreichen“, sagte Dr. John McKean vom niederländischen Institut für Radioastronomie (ASTRON). "Da sich das Universum in dieser Zeit wie ein aufblasbarer Ballon ausgedehnt hat und die Abstände zwischen Punkten ausdehnt, ist die Galaxie, in der das Wasser entdeckt wurde, etwa 19,8 Milliarden Lichtjahre entfernt."

Die Wasseremission wird als Maser angesehen, bei dem Moleküle im Gas Mikrowellenstrahlen verstärken und emittieren, ähnlich wie ein Laser Lichtstrahlen emittiert. Das schwache Signal kann nur mithilfe einer als Gravitationslinsen bezeichneten Technik erkannt werden, bei der die Schwerkraft einer massiven Galaxie im Vordergrund als kosmisches Teleskop fungiert, das Licht der entfernten Galaxie biegt und vergrößert, um ein Kleeblattmuster aus vier MG-Bildern zu erstellen J0414 + 0534. Der Wassermaser war nur in den hellsten zwei dieser Bilder nachweisbar.

"Wir haben den Wassermaser seit der Erkennung jeden Monat beobachtet und in den Daten, die wir bisher erhalten haben, ein stetiges Signal ohne erkennbare Änderung der Geschwindigkeit des Wasserdampfes gesehen", sagte McKean. "Dies stützt unsere Vorhersage, dass sich das Wasser im Strahl des supermassiven Schwarzen Lochs befindet und nicht in der rotierenden Gasscheibe, die es umgibt."

Obwohl das Team seit der ersten Entdeckung fünf weitere Systeme untersucht hat, die keine Wassermasers hatten, glauben sie, dass es im frühen Universum wahrscheinlich viel mehr ähnliche Systeme gibt. Untersuchungen nahegelegener Galaxien haben ergeben, dass nur etwa 5% starke Wassermasern aufweisen, die mit aktiven galaktischen Kernen assoziiert sind. Studien zeigen außerdem, dass sehr leistungsstarke Wassermasierer im Vergleich zu ihren weniger leuchtenden Gegenstücken äußerst selten sind. Der Wassermaser in MG J0414 + 0534 ist etwa 10.000-mal so hell wie die Sonne, was bedeutet, dass die Chancen, diese Entdeckung zu machen, unwahrscheinlich gering wären, wenn Wassermasierer im frühen Universum gleichermaßen selten wären.

„Wir haben im ersten System, das wir mithilfe der Gravitationslinsen-Technik untersucht haben, ein Signal von einem wirklich leistungsstarken Wassermaser gefunden. Aus dem, was wir über die Fülle von Wassermasern vor Ort wissen, könnten wir die Wahrscheinlichkeit, einen Wassermaser zu finden, der so mächtig ist wie der in MG J0414 + 0534, aus einer einzigen Beobachtung als eine von einer Million berechnen. Dies bedeutet, dass die Fülle an mächtigen Wassermasern im fernen Universum viel höher sein muss als vor Ort, weil ich sicher bin, dass wir einfach nicht so viel Glück haben! " sagte Dr. McKean.

Die Entdeckung des Wassermasers wurde von einem Team unter der Leitung von Dr. Violette Impellizzeri mit dem 100-Meter-Effelsberg-Radioteleskop in Deutschland von Juli bis September 2007 gemacht. Die Entdeckung wurde durch Beobachtungen mit dem Expanded Very Large Array in den USA im September bestätigt und Oktober 2007. Das Team bestand aus Alan Roy, Christian Henkel und Andreas Brunthaler vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Paola Castangia vom Cagliari-Observatorium und Olaf Wucknitz vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn. Die Ergebnisse wurden im Dezember 2008 in Nature veröffentlicht.

Das Team analysiert nun hochauflösende Daten, um herauszufinden, wie nahe der Wassermaser am supermassiven Schwarzen Loch liegt, um neue Einblicke in die Struktur im Zentrum aktiver Galaxien im frühen Universum zu erhalten.

„Diese Entdeckung von Wasser im frühen Universum kann bedeuten, dass in diesen Epochen mehr Staub und Gas um das supermassive Schwarze Loch herum vorhanden sind, oder dass die Schwarzen Löcher aktiver sind, was zur Emission von mehr führt leistungsstarke Jets, die die Emission von Wassermasern stimulieren können. Wir wissen sicherlich, dass der Wasserdampf sehr heiß und dicht sein muss, damit wir einen Maser beobachten können. Deshalb versuchen wir gerade festzustellen, durch welchen Mechanismus das Gas so dicht geworden ist “, sagte Dr. McKean.

McKean präsentierte die Ergebnisse des Teams diese Woche auf der Europäischen Woche der Astronomie und Weltraumforschung in Großbritannien.

Quelle: RAS

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