Un gruppo di astronomi europei, utilizzando il gigantesco radiotelescopio da 100 metri di diametro di Effelsberg (Germania), ha rilevato i segnali di molecole d’acqua che si trovano da noi alla fantastica distanza di 11,1 miliardi di anni luce. La radiazione che è stata captata fu emessa quindi quando l’Universo aveva un’età di circa 2,5 miliardi di anni. Le molecole d’acqua si trovano sotto forma di vapore e le analisi dei dati osservativi fanno pensare che siano contenute in un getto di materia espulso da un buco nero supermassiccio ospitato al centro di una galassia denominata con la sigla MG J0414+0534. La radiazione emessa dall’acqua è sotto forma di maser (acronimo dell’inglese Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificazione di microonde mediante emissione stimolata di radiazione), un fenomeno grazie al quale le molecole che formano un gas emettono ed amplificano microonde o onde radio, producendo una sorgente intensa di radiazione coerente di una certa frequenza. Nel dominio della luce visibile o infrarossa questo fenomeno prende il nome di laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazione).
Nella figura sono chiaramente visibili le quattro immagini prodotte dalla galassia massiccia (la macchia grigiastra diffusa al centro) che fa da lente gravitazionale. In alto a destra il picco dell’acqua domina lo spettro radio di questa sorgente che dista da noi 11,1 miliardi di anni luce, si tratta dell’acqua più distante da noi finora scoperta. In basso a destra l’immagine di M 87, una galassia massiccia vicina, molto simile a quella che in questo caso fa da lente gravitazionale alla luce emessa da MG J0414+0534.
Il debolissimo segnale è rilevabile soltanto utilizzando l’effetto prodotto da una cosiddetta “lente gravitazionale”. Si tratta di un fenomeno che si osserva nelle vicinanze di corpi celesti molto massicci, come le galassie, le quali generano campi gravitazionali talmente forti da intensificare la radiazione elettromagnetica emessa da un oggetto molto distante, che si trova allineato lungo la congiungente osservatore-lente, e ad alterarne il cammino a causa della curvatura dello spazio che la loro grande massa provoca. Nel caso in questione, l’effetto di lente gravitazione causato dalla galassia massiccia visibile al centro della figura genera quattro immagini dell’oggetto distante, un vero e proprio “miraggio gravitazionale”.
L’osservazione di galassie vicine ha mostrato che circa il 5% di queste presentano potenti maser ad acqua associati a nuclei galattici attivi. Il maser di MG J0414+0534 ha una luminosità pari a circa 10.000 volte quella del Sole.
La scoperta della presenza di acqua quando l’Universo era molto giovane potrebbe significare che a quell’epoca remota attorno ai buchi neri supermassicci erano presenti grandi quantità di gas e polveri, oppure che i buchi neri erano più attivi provocando l’emissione di getti di materia molto più potenti, in grado di stimolare l’emissione di maser ad acqua. Per poter generare questo fenomeno è necessario che il vapore d’acqua sia molto caldo e denso, ma non è ancora chiaro quale possa essere il meccanismo che produce queste condizioni.
