Na saite Astrometriya Astronomicheskie instrumenty Astronomicheskoe obrazovanie Astrofizika Istoriya astronomii Kosmonavtika, issledovanie kosmosa Lyubitel'skaya astronomiya Planety i Solnechnaya sistema Solnce

Obnaruzhenie vody v rannei Vselennoi s pomosh'yu gravitacionnogo linzirovaniya.
23.12.2008 23:00 | N.T. Ashimbaeva/GAISh, Moskva

Issledovatel'skaya gruppa Radioastronomicheskogo instituta imeni Maksa Planka, vozglavlyaemaya Violette Impellizzeri, s pomosh'yu 100-metrovogo radioteleskopa v Effel'sberge obnaruzhila izluchenie vodyanogo mazera v kvazare MG J0414+0534, imeyushego krasnoe smeshenie z = 2.64 (chto sootvetstvuet rasstoyaniyu v 11,1 milliardov let), t.e. kogda Vselennaya imela vozrast v pyat' raz men'she, chem seichas.

Ob'ekt MG J0414+0534 predstavlyaet soboi kvadrupol'nuyu gravitacionnuyu linzu, kotoraya byla otkryta Hewitt et al. v 1992 godu. Eto - kvazar, imeyushii krasnoe smeshenie z = 2.64, izobrazhenie kotorogo iskazheno galaktikoi (z = 0.96), nahodyasheisya na luche zreniya v napravlenii na nablyudatelya na Zemle.

Nablyudeniya provodilis' s ispol'zovaniem 100-metrovogo radioteleskopa v Effel'sberge (s uchetom velichiny krasnogo smesheniya chastota nablyudenii sostavila 6.1 GGc, a ne 22.2 GGc, kotoraya sootvetstvuet chastote izlucheniya H₂O). Poluchennyi radiospektr predstavlen na ris.1. Izmerennaya liniya izlucheniya ne mozhet byt' svyazana s bolee blizkoi linziruyushei galaktikoi, t.k. na sootvetstvuyushei chastote 11.975 GGc (dlya z = 0.96) ne obnaruzheno sil'nyh izvestnyh linii izlucheniya. Dlya nablyudaemogo mazernogo izlucheniya trebuetsya temperatura sredy bol'she 300 K i plotnost' chastic n(H₂) > 10⁷cm ^-3.

Risunok 1. Spektr kvazara MG J0414+0534 na chastote 6.1 GGc s liniei mazernogo izlucheniya H₂O. (Izobrazhenie: Milde Science Communication, STScI, CFHT, J.-C. Cuillandre, Coelum).

Dlya podtverzhdeniya rezul'tata, a takzhe dlya prostranstvennoi privyazki k opticheskomu ob'ektu, byli provedeny interferometricheskie radionablyudeniya na Expanded Very Large Array. Bylo zafiksirovano izluchenie ot dvuh iz chetyreh samyh yarkih izobrazhenii (A1 i A2 na ris.2). Chuvstvitel'nosti izmerenii ne hvatilo dlya obnaruzheniya mazernogo izlucheniya ot drugih dvuh bolee slabyh izobrazhenii V i S. Nado otmetit', chto mazernye linii H₂O po izmerennym skorostyam sovpadayut s ranee obnaruzhennym izlucheniem v etom zhe kvazare linii SO i liniei poglosheniya HI.

Risunok 2. Izobrazhenie MG J0414+0534. V centre - opticheskoe izobrazhenie kvadrupol'noi gravitacionnoi linzy (linziruyushaya galaktike i 4 izobrazheniya kvazara), poluchennoe s pomosh'yu teleskopa Habbla, na vrezkah - radioizobrazhenie kazhdogo pyatna, poluchennoe s pomosh'yu VLBI (Izobrazhenie: Ros et. al. (2000) Astronomy & Astrophysics, 362, 845).

H₂O-mazery byli naideny v plotnyh molekulyarnyh oblakah, raspolozhennyh vblizi sverhmassivnyh chernyh dyr v centre aktivnyh galaktik. Znaya funkciyu svetimosti takih mazerov mozhno bylo by sdelat' predpolozhenie, chto mazery na bol'shih krasnyh smesheniyah dolzhny vstrechat'sya dostatochno redko. No ocenka izotropnoi svetimosti otkrytogo mazera sostavlyaet 10 000 Lʘ, chto vdvoe prevyshaet moshnost' izvestnyh mazerov na blizkih rasstoyaniyah. Po ocenkam avtorov raboty veroyatnost' naiti mazer takoi svetimosti v sluchaino vybrannoi aktivnoi galaktike sostavlyaet vsego 10^-6. To, chto takoi mazer byl naiden v pervoi zhe vybrannoi gravitacionnoi linze, navodit na mysl', chto v bolee rannei Vselennoi ob'emnaya plotnost' i svetimost' takih ob'ektov byli sushestvenno vyshe.

H₂O-mazery obnaruzheny primerno v 100 galaktikah (v osnovnom eto Seifertovskie galaktiki tipa 2), raspolozhennyh na bolee blizkih rasstoyaniyah (do z = 0,06). V obsheprinyatoi modeli vnegalakticheskih istochnikov, dlya ob'ektov tipa 2, opticheskii spektr sootvetstvuet izlucheniyu diska, vidimogo s rebra. Odnako, kvazar MG J0414+0534 otnositsya s tipu 1 aktivnyh galakticheskih yader. Eto mozhet oznachat', chto mazernoe izluchenie sosredotocheno v relyativistskom dzhete, izluchayushem v napravlenii Zemli.

V galaktike na bol'shom rasstoyanii, dazhe esli izluchenie na radiovolnah vyzvano mazernym effektom, moshnosti izlucheniya mozhet byt' nedostatochno dlya obnaruzheniya ego s pomosh'yu radioteleskopov. Obnaruzhenie vody v rannei Vselennoi stalo vozmozhnym tol'ko blagodarya tomu, chto udalennyi kvazar MG J0414 +0534 i bolee blizkaya galaktika okazalis' na odnoi pryamoi - luche zreniya nablyudatelya. Gravitacionnoe pole etoi galaktiki posluzhilo v kachestve linzy dlya izlucheniya bolee udalennogo kvazara i dalo vozmozhnost' uvidet' izluchenie molekul vody radioteleskopami. Bez takogo effekta gravitacionnogo linzirovaniya ponadobilos' by 580 dnei nepreryvnyh nablyudenii na 100-metrovom teleskope; v dannom sluchae etot zhe effekt byl poluchen vsego za 14 chasov.

K sozhaleniyu, obnaruzhenie vody v dalekih galaktik mozhet byt' po-prezhnemu slozhnym iz-za ogranichenii, nakladyvaemyh chuvstvitel'nost'yu teleskopov. Pervyi vnegalakticheskii H₂O-mazer byl naiden s pomosh'yu 100-metrovogo radioteleskopa v 1977 godu (v blizlezhashei galaktike M33). V 2003 godu megamazer na vodyanyh parah byl obnaruzhen v galaktike 3C 403. Na tot moment eto byla samaya dalekaya galaktika s nalichiem vody. Pozzhe etot titul byl prisvoen galaktike s z = 0.66, (rasstoyanie v 6 mlrd. let). Teper' zhe MG J0414 +0534 (z = 2.64) poluchil status samogo udalennogo "vodnogo" ob'ekta.

Posleduyushie nablyudeniya H₂O-mazerov s pomosh'yu VLBI dadut vozmozhnost' opredelit' ochen' tochno lokalizaciyu izlucheniya otnositel'no struktury yadro-dzhet. Na chastote 6 GGc uglovoe razreshenie etogo metoda sostavlyaet 2 mas, chto dlya z = 2.64 sootvetstvuet 15 ps. No sluchai MG J0414 +0534 osobennyi: iz-za uvelicheniya, sozdavaemogo linzoi, razreshenie uvelichivaetsya v 15 raz. Takim obrazom, prostranstvennoe razreshenie izobrazhenie budet dostigat' 1 ps. Eto daet ochen' horoshii sposob zaglyanut' v subparseknye struktury akkrecionnogo diska vnegalakticheskih ob'ektov na kosmologicheskih rasstoyaniyah i otkryvaet novye interesnye gorizonty dlya izucheniya sverhmassivnyh chernyh dyr v momenty formirovaniya galaktik.

Rezul'taty etoi raboty opublikovany v zhurnale Nature (18 dekabrya 2008).

Publikacii s klyuchevymi slovami: kvazary - mazer - gravitacionnaya linza - dzhet - aktivnaya galaktika - VLBI Publikacii so slovami: kvazary - mazer - gravitacionnaya linza - dzhet - aktivnaya galaktika - VLBI
Sm. takzhe: Porfirion: samyi dlinnyi dzhet ot chernoi dyry Galaktika, dzhet i znamenitaya chernaya dyra Akkreciruyushaya chernaya dyra s dzhetom HH 211: dzhety ot formiruyusheisya zvezdy Aktivnaya galaktika NGC 1275 Zvezdy, pyl', stolby i strui v tumannosti Pelikan Rasplavlennaya galaktika i kol'co Einshteina Vse publikacii na tu zhe temu >>