Scoperta La Più Grande Riserva Di Acqua Dell'universo

L'acqua è davvero ovunque.
Due squadre di astronomi, ciascuno guidato da scienziati del California Institute of Technology (Caltech), hanno scoperto il serbatoio più grande e più lontano di acqua mai rilevato nell'Universo.

Guardando da una distanza di 30 miliardi di trilioni di miglia di distanza in un quasar, uno degli oggetti più brillanti e violenti nel cosmo, i ricercatori hanno scoperto una massa di vapore acqueo che è di almeno 140 miliardi di volte quella di tutta l'acqua del mondo oceani combinato e 100.000 volte più massiccio del Sole.

Poiché il quasar è così lontano, la sua luce ha impiegato 12 miliardi anni per raggiungere la Terra. Le osservazioni rivelano dunque un momento in cui l'Universo aveva solo 1,6 miliardi di anni. "L'ambiente intorno a questo quasar è unico in quanto la produzione di acqua è una massa enorme", dice Matt Bradford, uno scienziato della NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), e un associato in visita al Caltech.
"E' un'altra dimostrazione che l'acqua è diffusa in tutto l'Universo, anche in tempi molto antichi".
Bradford guida uno dei due team internazionali di astronomi che hanno descritto le loro scoperte dei quasar in due documenti separati che sono stati accettati per la pubblicazione sull'Astrophysical Journal Letters.

Un quasar è alimentato da un enorme buco nero che sta progressivamente consumando un disco circostante di gas e polvere, che sputa fuori quasar enormi quantità di energia. Entrambi i gruppi di astronomi hanno studiato un quasar particolare chiamato APM 08279 5255, che ospita un buco nero 20 miliardi di volte più massiccio del Sole e produce tanta energia quanto un migliaio di miliardi di soli.

Dal momento che gli astronomi si aspettavano che il vapore acqueo fosse essere presente anche nell'Universo primordiale, la scoperta di acqua non è di per sé una sorpresa, dice Bradford. C'è vapore acqueo nella Via Lattea, anche se l'importo totale è 4.000 volte meno massiccio del quasar e come la maggior parte di acqua della Via Lattea è congelato in forma di ghiaccio.

Tuttavia, il vapore acqueo è un gas traccia importante che rivela la natura del quasar. In questo quasar particolare, il vapore acqueo è distribuito attorno al buco nero in una regione gassosa attraversa centinaia di anni luce (un anno luce è circa sei miliardi di miglia) e la sua presenza indica che il gas è insolitamente caldo e denso. Anche se il gas è a -53 gradi Celsius (-63 gradi Fahrenheit) ed è di 300 miliardi di volte meno denso di quello terrestre, è ancora cinque volte più caldo e 1-10 volte più denso di quello rilevato in genere nelle galassie come la Via Lattea.

Il vapore acqueo è solo uno dei molti tipi di gas che circondano il quasar e la sua presenza indica è apparsa sia in raggi X e raggi infrarossi. L'interazione tra radiazione e il vapore d'acqua rivela le proprietà del gas e come influenza il quasar. Per esempio, analizzando il vapore acqueo si evince come la radiazione riscaldi il resto del gas. Inoltre, le misurazioni del vapore acqueo e di altre molecole, come il monossido di carbonio, suggeriscono che c'è abbastanza gas per alimentare il buco nero fino a che non cresce a circa sei volte la sua dimensione. Se ciò avverrà in realtà, non è chiaro, dicono gli astronomi, poiché una parte del gas potrebbe finire condensata in stelle o potrebbe essere espulsa dal quasar.
La squadra di Bradford ha fatto le loro osservazioni a partire dal 2008, usando uno strumento chiamato Z-Spec presso l'Osservatorio Caltech Submillimeter (CSO), un telescopio di 10 metri vicino alla cima del Mauna Kea alle Hawaii. Z-Spec è uno spettrografo estremamente sensibile, che richiede temperature di raffreddamento all'interno di 0,06 gradi Celsius sopra lo zero assoluto. Lo strumento misura la luce in una regione dello spettro elettromagnetica chiamata "banda millimetrica", che si trova tra l'infrarosso e la lunghezze d'onda. a microonde.

La scoperta di acqua è stata possibile solo perché la copertura spettrale Z-Spec è 10 volte maggiore di quella degli spettrometri a queste lunghezze d'onda.
Gli astronomi hanno fatto seguito con le osservazioni dell'Array combinate per la Ricerca in Astronomia a onde millimetriche (CARMA), una serie di piatti radio nelle montagne dell'Inyo of Southern California.

Questa scoperta mette in evidenza i benefici dell'osservazione nelle lunghezze d'onda millimetrica e submillimetrica. Il campo si è sviluppato rapidamente negli ultimi due o tre decenni, e per raggiungere il pieno potenziale di questa linea di ricerca.

Gli autori dello studio, stanno ora progettando il CCAT, un telescopio di 25 metri, costruito nel Deserto di Atacama in Cile. CCAT permetterà agli astronomi di scoprire alcune delle prime galassie nell'Universo. Misurando la presenza di acqua e altri gas traccia importanti, gli astronomi possono studiare la composizione di queste galassie primordiali.

Il secondo gruppo, guidato da Dariusz Lis, ricercatore associato senior in fisica presso Caltech e vice direttore del CSO, ha utilizzato l'interferometro Plateau de Bure, nelle Alpi francesi per trovare l'acqua. Nel 2010, il team di Lis era alla ricerca di tracce di fluoruro di idrogeno nello spettro di APM 08279 5255, ma casualmente ha rilevato un segnale nello spettro del quasar che indicava la presenza di acqua. Il segnale era ad una frequenza corrispondente alla radiazione che viene emessa quando l'acqua transita da uno stato energetico superiore ad uno inferiore. Mentre il team di Lis ha trovato solo un segnale ad una singola frequenza, la larghezza di banda di Z-Spec ha permesso a Bradford e colleghi di scoprire l'emissione di acqua in molte frequenze.

Queste varie transizioni di acqua hanno permesso al team di Bradford di determinare le caratteristiche fisiche del gas del quasar e la massa dell'acqua.

Traduzione a cura di Arthur McPaul

Fonte: http://www.sciencedaily.com/releases/2011/07/110722132828.htm