Entdeckung des 'Mini-Halos' zeigt, wie das frühe Universum entstanden ist

26. Juni 2025

von der Universität Montreal

bearbeitet von Sadie Harley, überprüft von Andrew Zinin

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Astronomen haben eine riesige Wolke energetischer Teilchen entdeckt - einen „Mini-Halo“ - der einen der am weitesten entfernten je beobachteten Galaxienhaufen umgibt und einen bedeutenden Schritt nach vorn im Verständnis der verborgenen Kräfte markiert, die das Universum formen.

Der Mini-Halo befindet sich in einer Entfernung, die so groß ist, dass es das Licht 10 Milliarden Jahre dauert, um die Erde zu erreichen, was ihn zum bisher am weitesten entfernten Fund macht und den bisherigen Rekord verdoppelt.

Die Entdeckung zeigt, dass ganze Galaxienhaufen, zu den größten Strukturen im Universum, die meiste Zeit ihres Bestehens von hochenergetischen Teilchen durchdrungen waren.

Ein solcher Mini-Halo besteht aus hochenergetischen, geladenen Teilchen im Vakuum zwischen Galaxien in einem Haufen, die gemeinsam Radiowellen ausstrahlen, die von der Erde aus detektiert werden können.

Veröffentlicht in The Astrophysical Journal Letters zeigen die Ergebnisse, dass selbst im frühen Universum Galaxienhaufen bereits von energiereichen Prozessen geprägt waren.

Das internationale Forscherteam, das hinter der Entdeckung steht, wurde gemeinsam von Julie Hlavacek-Larrondo von der Université de Montréal und Roland Timmerman vom Institute for Computational Cosmology der Durham University in Großbritannien geleitet.

Die Forscher analysierten Daten des Low Frequency Array (LOFAR) Radio-Teleskops, ein riesiges Netzwerk von über 100.000 kleinen Antennen, das acht europäische Länder umspannt.

Bei der Untersuchung eines Galaxienhaufens namens SpARCS1049 erkannten die Forscher ein schwaches, weit verbreitetes Radiosignal. Sie fanden heraus, dass es nicht von einzelnen Galaxien stammte, sondern von einem weiträumigen Bereich des Weltalls, gefüllt mit hochenergetischen Teilchen und Magnetfeldern.

Über eine Million Lichtjahre erstreckend, ist dieses diffuse Leuchten ein deutliches Zeichen für einen Mini-Halo, eine Struktur, die Astronomen bisher nur im nahen Universum beobachten konnten.

„Es ist, als hätten wir einen riesigen kosmischen Ozean entdeckt, in dem ganze Galaxienhaufen ständig von hochenergetischen Teilchen durchdrungen sind“, sagte Hlavacek-Larrondo.

Timmerman fügte hinzu: „Es ist erstaunlich, ein so starkes Radiosignal in dieser Entfernung zu finden. Es bedeutet, dass diese energiereichen Teilchen und die sie erzeugenden Prozesse die Galaxienhaufen fast die gesamte Geschichte des Universums geprägt haben.“

Hinter der Bildung des Mini-Halos stehen zwei wahrscheinliche Erklärungen.

Die erste ist, dass es supermassive schwarze Löcher im Herzen von Galaxien innerhalb eines Haufens gibt, die Ströme von hochenergetischen Teilchen ins All schleudern können. Die Astronomen versuchen jedoch immer noch zu verstehen, wie diese Teilchen in der Lage wären, sich vom schwarzen Loch zu entfernen und eine solche gigantische Teilchenwolke zu erzeugen, während sie so viel ihrer Energie behalten.

Die zweite Erklärung sind kosmische Teilchenkollisionen. Dies geschieht, wenn geladene Teilchen innerhalb des heißen Plasmas des Galaxienhaufens mit annähernder Lichtgeschwindigkeit kollidieren und sich in die hochenergetischen Teilchen aufspalten, die von der Erde aus beobachtet werden können.

Diese neue Entdeckung ermöglicht einen seltenen Einblick in das, was Galaxienhaufen direkt nach ihrer Entstehung waren, sagen die Astronomen.

Sie zeigt nicht nur, dass Galaxienhaufen viel länger als bisher bekannt mit diesen hochenergetischen Teilchen durchtränkt waren, sondern ermöglicht es den Astronomen auch, zu untersuchen, woher diese hochenergetischen Teilchen stammen.

Sie legt nahe, dass schwarze Löcher und/oder kosmische Teilchenkollisionen die Umgebung von Galaxienhaufen viel früher als erwartet angereichert haben und sie über Milliarden von Jahren energetisiert halten.

Mit der Entwicklung neuer Teleskope wie dem Square Kilometer Array (SKA) werden Wissenschaftler in der Lage sein, noch schwächere Signale zu detektieren und die Rolle von Magnetfeldern, kosmischen Strahlen und energiereichen Prozessen bei der Formung des Universums weiter zu erforschen, sagen die Astronomen.

„Wir kratzen nur an der Oberfläche dessen, wie energiegeladen das frühe Universum wirklich war“, sagte Hlavacek-Larrondo. „Diese Entdeckung eröffnet uns einen neuen Einblick darin, wie Galaxienhaufen wachsen und sich entwickeln, angetrieben von sowohl Schwarzen Löchern als auch energiereicher Teilchenphysik.“

Weitere Informationen:

Ein Radio-Mini-Halo in einem massiven Galaxienhaufen mit kühlem Kern bei z = 1,709, The Astrophysical Journal Letters (2025). Auf Arxiv: doi.org/10.48550/arXiv.2506.19901

Zeitschrifteninformationen:

Astrophysical Journal Letters, arXiv

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