Dari Siaran Akhbar Caltech:
Air betul-betul ada di mana-mana. Melihat dari jarak 30 bilion trilion batu ke sebuah quasar - salah satu objek paling terang dan paling ganas di kosmos - para penyelidik telah menemui sejumlah besar wap air yang sekurang-kurangnya 140 trilion kali ganda daripada semua air di lautan dunia digabungkan, dan 100,000 kali lebih besar daripada matahari.
Oleh kerana quasar begitu jauh, cahaya telah memakan masa 12 miliar tahun untuk sampai ke Bumi. Oleh itu, pemerhatian menunjukkan masa ketika alam semesta baru berusia 1.6 bilion tahun. "Lingkungan sekitar quasar ini unik kerana menghasilkan jisim air yang sangat besar ini," kata Matt Bradford, seorang saintis di Laboratorium Jet Propulsion (JPL) NASA, dan rakan pelawat di Caltech. "Ini satu lagi demonstrasi bahawa air meresap ke seluruh alam semesta, bahkan pada masa-masa paling awal." Bradford mengetuai salah satu daripada dua pasukan astronomi antarabangsa yang telah menerangkan penemuan quasar mereka dalam makalah berasingan yang telah diterima untuk diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters.
Baca kertas kerja Bradford & team di sini.
Quasar dikuasakan oleh lubang hitam besar yang terus-menerus memakan cakera gas dan habuk di sekitarnya; ketika makan, quasar mengeluarkan sejumlah besar tenaga. Kedua-dua kumpulan ahli astronomi mengkaji quasar tertentu yang disebut APM 08279 + 5255, yang mempunyai lubang hitam 20 bilion kali lebih besar daripada matahari dan menghasilkan tenaga sebanyak seribu trilion matahari.
Oleh kerana ahli astronomi menjangkakan wap air akan ada walaupun di alam semesta awal, penemuan air itu sendiri tidak mengejutkan, kata Bradford. Terdapat wap air di Bima Sakti, walaupun jumlahnya adalah 4,000 kali kurang besar daripada di quasar, kerana sebahagian besar air Bima Sakti dibekukan dalam bentuk ais.
Walaupun begitu, wap air adalah gas surih penting yang menunjukkan sifat quasar. Dalam quasar ini, wap air disebarkan di sekitar lubang hitam di wilayah gas yang merangkumi beratus-ratus tahun cahaya (tahun cahaya kira-kira enam trilion batu), dan kehadirannya menunjukkan bahawa gas itu sangat panas dan padat oleh astronomi piawaian. Walaupun gasnya sejuk –53 darjah Celsius (–63 darjah Fahrenheit) dan 300 trilion kali kurang padat daripada atmosfer Bumi, ia masih lima kali lebih panas dan 10 hingga 100 kali lebih padat daripada yang biasa di galaksi seperti Bima Sakti.
Wap air adalah salah satu dari banyak jenis gas yang mengelilingi quasar, dan kehadirannya menunjukkan bahawa quasar itu membasuh gas di sinar-X dan radiasi inframerah. Interaksi antara sinaran dan wap air menunjukkan sifat gas dan bagaimana quasar mempengaruhinya. Contohnya, menganalisis wap air menunjukkan bagaimana radiasi memanaskan sisa gas. Selanjutnya, pengukuran wap air dan molekul lain, seperti karbon monoksida, menunjukkan bahawa terdapat cukup gas untuk memberi makan lubang hitam sehingga tumbuh hingga kira-kira enam kali ukurannya. Sama ada ini akan berlaku tidak jelas, para astronom mengatakan, kerana sebilangan gas mungkin terkondensasi menjadi bintang atau mungkin dikeluarkan dari quasar.
Pasukan Bradford membuat pemerhatian mereka mulai tahun 2008, menggunakan instrumen bernama Z-Spec di Caltech Submillimeter Observatory (CSO), sebuah teleskop sepanjang 10 meter berhampiran puncak Mauna Kea di Hawaii. Z-Spec adalah spektrograf yang sangat sensitif, memerlukan suhu yang disejukkan hingga dalam lingkungan 0.06 darjah Celsius di atas sifar mutlak. Instrumen mengukur cahaya di kawasan spektrum elektromagnetik yang disebut pita milimeter, yang terletak di antara panjang gelombang inframerah dan gelombang mikro. Penemuan air para penyelidik hanya mungkin kerana liputan spektrum Z-Spec adalah 10 kali lebih besar daripada spektrometer sebelumnya yang beroperasi pada panjang gelombang ini. Ahli astronomi membuat pemerhatian susulan dengan Combined Array for Research in Millimeter-Wave Astronomy (CARMA), pelbagai hidangan radio di Pergunungan Inyo di California Selatan.
Penemuan ini menyoroti faedah memerhatikan panjang gelombang milimeter dan submillimeter, kata para astronom. Bidang ini telah berkembang pesat selama dua hingga tiga dekad terakhir, dan untuk mencapai potensi penuh dari penelitian ini, para astronom — termasuk penulis kajian — kini merancang CCAT, sebuah teleskop 25 meter yang akan dibangun di Gurun Atacama di Chile. CCAT akan membolehkan para astronom menemui beberapa galaksi terawal di alam semesta. Dengan mengukur kehadiran air dan gas jejak penting yang lain, para astronom dapat mengkaji komposisi galaksi primordial ini.
Kumpulan kedua, yang diketuai oleh Dariusz Lis, rakan penyelidikan kanan dalam bidang fizik di Caltech dan timbalan pengarah CSO, menggunakan Plateau de Bure Interferometer di Pegunungan Alpen Perancis untuk mencari air. Pada tahun 2010, pasukan Lis mencari jejak hidrogen fluorida dalam spektrum APM 08279 + 5255, tetapi secara kebetulan mengesan isyarat di spektrum quasar yang menunjukkan adanya air. Sinyal berada pada frekuensi yang sesuai dengan radiasi yang dipancarkan ketika air beralih dari keadaan tenaga yang lebih tinggi ke yang lebih rendah. Walaupun pasukan Lis hanya menemui satu isyarat pada satu frekuensi, lebar jalur Z-Spec yang luas membolehkan Bradford dan rakannya menemui pelepasan air pada banyak frekuensi. Pelbagai peralihan air ini membolehkan pasukan Bradford menentukan ciri fizikal gas quasar dan jisim air.