類星體赫見巨型水蒸氣群　水量為地球140萬億倍

2011/7/28   (11908)   原稿來源: http://www.nownews.com/2011/07

美國科學家在距離地球120億光年的一個類星體中，發現人類觀測史上最大型的水蒸氣群，估計當中所含水分足足是整個地球海水份量的140萬億倍。

香港《文匯報》報導，由於光線要花120億年才能從這個名為「APM 08279+5255」的類星體傳到地球，換言之，這團水蒸氣在宇宙誕生後16億年已經存在，比太陽系「年長」得多。

類星體是一類異常遙遠而明亮的天體，專家普遍認為其本體是一個巨大黑洞，當黑洞吞噬附近物質到一定程度後就會穩定下來，殘餘物質就會形成星系。美國宇航局(NASA)噴射推進實驗室科學家布拉德福德說，「這再一次證明水分遍佈全宇宙，甚至在宇宙初期已出現。」



　　新浪科技訊 北京時間7月27日消息，水真的是無處不在。最近兩個來自美國加州大學的天文學家小組各自獨立找到了宇宙中迄今發現的最遙遠，規模最大的“水庫”。類星體是宇宙中觀察到的最明亮，活動最劇烈的天體之一，而正是在一顆距離地球約數百萬億公里的類星體附近，天文學家們發現了巨大的水汽存在。這裏的水汽品質約相當於地球上全部水量的140萬億倍，或者說，這些水的品質相當於太陽品質的10萬倍。
　　由於這顆類星體距離地球極其遙遠，其發出的光要經過120億年才能抵達地球。因此此次的發現過程中所觀測的這顆類星體存在於宇宙僅僅誕生16億年後。馬特•布萊德福德(Matt Bradford)來自美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)。他說：“”這顆類星體與眾不同，因為他的周遭存在大量的水汽成分。這是一個新的證據，證明水在宇宙中是到處存在的，即使是在宇宙的極早期環境中也是如此。布萊德福德領導的一個國際天文學家小組在《物理學通報》上發表了他們的結果。
　　根據現有理論，類星體是由居於其核心部位，正穩步吞噬其周遭氣體和塵埃盤的大品質黑洞驅動的。當黑洞吞噬物質時，釋放出強烈的輻射。這兩組天文學家都對同一個類星體 APM 08279+5255進行了研究，其核心位置存在一個約為200億倍太陽品質的巨型黑洞，其釋放的能量相當於太陽的1000萬億倍。
　　不過布萊德福德坦言，由於天文學家們之前便已經預言水分即使在宇宙的早期也應當存在於宇宙之中，因此這一發現本身並不出人意料。我們在銀河系中也檢測到水汽的存在，儘管它的量僅相當於此次觀測的類星體周圍水汽的1/4000，這是由於銀河系中大部分的水分都以水冰的形式存在，而非水汽。
　　然而水汽卻是揭示類星體本質的一個重要指示要素。就以這次所觀測的黑洞為例，水汽在其周遭形成了一片寬達數百光年的巨大彌漫帶，從天文學的角度來看，這說明這些水汽的溫度高的異乎尋常，密度高的異乎尋常。儘管事實上這水汽溫度很低，而其密度更是僅有地球大氣層平均密度的300萬億分之一，但其溫度仍然比類似銀河系這樣的普通星系高出5倍，密度則高出10~100倍。
　　水汽僅是在類星體周圍發現的多種氣體成分之一，並且它的存在也表明類星體正以X射線和紅外線兩個波段的輻射不斷“轟擊”著這些氣體成分。水汽和這些輻射之間的相互作用可以被觀察到，並且用以推斷這些氣體的性質以及類星體對其施加了何種影響。舉例來說，通過對水汽的分析，可以瞭解類星體的輻射對於其餘氣體成分的加熱情況如何。另外，通過對水汽和其他氣體分子，如一氧化碳氣體分子的研究，確認這一類星體核心的黑洞仍將有足夠的“食物來源”，足以供應它成長為現有品質6倍的龐然大物。但是天文學家們也表示究竟這種情形是否會最終出現還無法確定，這是因為這些氣體在被吞噬之前有可能已經冷凝稱顆粒並進一步吸積形成行星或被拋射出了類星體周遭的軌道而散失了。
　　布萊德福德的小組在2008年進行了他們的觀測，使用的是位於夏威夷莫納克亞山頂的加州理工亞毫米波天文臺(CSO)10米望遠鏡上的Z-Spec設備。Z-Spec是一種高度靈敏的光譜儀，它在工作時必須被冷卻到僅有絕對零度以上0.06度。這台設備此次觀測時使用的波段是一個被稱為“毫米帶”的光譜區域，它介於紅外和微波波段之間。之所以這次能發現水汽的光譜，便是得益於這一設備的光譜覆蓋範圍要比之前使用的設備寬10倍以上。隨後科學家們使用位於美國南卡羅來納州的“毫米波天文學聯合研究陣列”(CARMA)射電望遠鏡進行了確認觀測。
　　天文學家們表示，這一發現凸顯了在毫米和亞毫米波段進行觀測的價值。在過去的二三十年間，這一波段的觀測設備和技術飛速發展，而為了達成這一波段觀測的全部潛力，科學家們(包括加州理工的，做出此項發現的科學家們)正在致力於研究一種名為“CCAT”的新型設備——在南美洲智利的阿塔卡瑪沙漠中修建一台直徑達25米的射電望遠鏡。
　　第二個研究小組由加州理工的達利烏斯•裏斯(Dariusz Lis)博士領導，他是加州理工的授，同時也是亞毫米波天文臺(CSO)副主管。他們使用法國位於阿爾卑斯山上的射電望遠鏡做出了同樣的發現。在2010年，裏斯的小組在類星體APM 08279+5255周遭尋找氟化氫的光譜信號，未料卻無心插柳地發現了水汽的信號。這一信號和水從高能態向低能態轉變時釋放的輻射信號相符。不過裏斯的小組僅僅是在一個單獨的頻率上發現了一個單獨的水汽信號，而得益於更寬波譜覆蓋的Z-Spec設備，布萊德福德小組卻在多個頻段上找到了水汽存在的信號。這些資料使得布萊德福德小組得以計算出這一類星體周遭其他氣體的性質，以及這裏分佈的水汽的量究竟有多少。