Astronomowie odkryli ogromną chmurę cząstek energetycznych – „mini halo” – otaczającą jeden z najbardziej odległych klastrów galaktyk, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, oznaczając znaczący krok do przodu w zrozumieniu ukrytych sił kształtujących kosmos.
Mini-halo jest w odległości tak wielkiej, że dotarcie do Ziemi zajmuje światło 10 miliardów lat, co czyni ją najbardziej odległym, jakie kiedykolwiek znaleziono, podwajając poprzedni dystans znany nauce.
Odkrycie pokazuje, że całe klastry galaktyki, wśród największych struktur we wszechświecie, zostały zanurzone w cząstkach o wysokiej energii przez większość ich istnienia.
Takie mini-halo składa się z wysoce energetycznych, naładowanych cząstek w próżni między galaktykami w klastrze, które razem emanują fale radiowe, które można wykryć z Ziemi.
Zaakceptowany do publikacji w czasopiśmie Astrophysical Letters, z wersją przedrukowania artykułu opublikowanego dzisiaj. Odkrycia pokazują, że nawet we wczesnym wszechświecie klastry galaktyki były już ukształtowane przez procesy energetyczne.
Międzynarodowy zespół naukowców za odkryciem był Julie Hlavacek-Larrondo z Université de Montréal i Roland Timmerman z Institute for Computational Cosmology of Durham University w Wielkiej Brytanii
Naukowcy przeanalizowali dane z radiowego teleskopu Radio macierzy o niskiej częstotliwości (LOFAR), ogromnej sieci ponad 100 000 małych anten obejmujących osiem krajów europejskich. Podczas badania klastra galaktyki o nazwie SPARCS1049, naukowcy wykryli słaby, szeroko rozpowszechniony sygnał radiowy. Stwierdzili, że nie emanowało on z poszczególnych galaktyk, ale z rozległego obszaru przestrzeni wypełnionych cząstkami o wysokiej energii i pól magnetycznych.
Rozciągając ponad milion lat świetlnych, ten rozproszony blask jest charakterystycznym znakiem mini-halo, struktura astronomowie byli w stanie obserwować tylko w pobliskim wszechświecie do tej pory. „To tak, jakby odkryliśmy rozległy kosmiczny ocean, w którym całe klastry galaktyki są stale zanurzone w cząsteczkach wysokoenergetycznych”-powiedział Hlavacek-Larrondo.
Dodał Timmerman: „Zadziwiające jest znalezienie tak silnego sygnału radiowego na tej odległości. Oznacza to, że te energetyczne cząstki i procesy ich tworzenia kształtują klastry galaktyki dla prawie całej historii wszechświata”.
Dwa prawdopodobne wyjaśnienia
Istnieją dwa prawdopodobne wyjaśnienia utworzenia mini-halo.
Jednym z nich jest to, że w sercach galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury w klastrze, które mogą wyrzucić strumienie cząstek o wysokiej energii w kosmos. Jednak astronomowie wciąż próbują zrozumieć, w jaki sposób te cząsteczki byłyby w stanie migrować z czarnej dziury, aby stworzyć tak gigantyczną chmurę cząstek, zachowując tak wiele energii.
Drugim wyjaśnieniem są kosmiczne zderzenia cząstek. Dzieje się tak, gdy naładowane cząsteczki w gorącym plazmie klastra galaktyki zderzają się przy prawie światłach, rozbijając się w wysoce energetyczne cząstki, które można zaobserwować z Ziemi.
Astronomowie twierdzą, że to nowe odkrycie stanowi rzadkie spojrzenie na to, jakie klastry galaktyki były tuż po ich utworzeniu.
Pokazuje nie tylko, że klastry galaktyki były nasycone tymi wysokoenergetycznymi cząsteczkami przez miliardy lat bardziej niż wcześniej znane, ale także pozwala astronomom zbadać, skąd pochodzą te cząstki o wysokiej energii.
Sugeruje to, że czarne otwory i/lub kolizje cząstek o wysokiej energii wzbogacają środowisko klastrów galaktyk znacznie wcześniej niż oczekiwano, utrzymując je w energii przez miliardy lat.
Opracowywane nowsze teleskopy, takie jak tablica kwadratowego kilometra (SKA), naukowcy będą mogli wykryć nawet słabsze sygnały i dalej zbadać rolę pól magnetycznych, promieni kosmicznych i procesów energetycznych w kształtowaniu wszechświata, twierdzą astronomowie.
„Po prostu drapiemy powierzchnię tego, jak energiczny był wczesny wszechświat”-powiedział Hlavacek-Larrondo. „To odkrycie daje nam nowe okno na to, jak rosną i ewoluują klastry galaktyki, napędzane zarówno czarnymi otworami, jak i fizyką cząstek o wysokiej energii”.