Ontdekking van de 'mini-halo' wijst op hoe het vroege universum werd gevormd.

26 juni 2025

door Universiteit van Montreal

bewerkt door Sadie Harley, beoordeeld door Andrew Zinin

wetenschappelijk redacteur

hoofdredacteur

Dit artikel is beoordeeld volgens het redactionele proces en beleid van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt terwijl ze de geloofwaardigheid van de inhoud waarborgden:

gecontroleerd op feiten

door vakgenoten beoordeeld

betrouwbare bron

gecorrigeerd op spelfouten

Astronomen hebben een enorme wolk van energetische deeltjes ontdekt - een 'mini-halo' - die een van de meest verafgelegen sterrenstelsels omringt die ooit zijn waargenomen, wat een grote stap voorwaarts betekent in het begrijpen van de verborgen krachten die het heelal vormen.

De mini-halo bevindt zich op zo'n grote afstand dat het licht 10 miljard jaar doet om de Aarde te bereiken, waardoor het de meest verafgelegen ooit gevonden is, dubbel zo ver als de vorige afstand die bekend was in de wetenschap.

De ontdekking toont aan dat complete sterrenclusters, een van de grootste structuren in het universum, meestal ondergedompeld zijn geweest in hoogenergetische deeltjes gedurende het grootste deel van hun bestaan.

Een dergelijke mini-halo bestaat uit zeer energetische, geladen deeltjes in de ruimte tussen sterrenstelsels in een cluster, die samen radiostraling afgeven die vanaf de Aarde kan worden gedetecteerd.

Gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters, tonen de bevindingen aan dat zelfs in het vroege universum sterrenclusters al gevormd waren door energetische processen.

Het internationale team van onderzoekers achter de ontdekking stond onder leiding van Julie Hlavacek-Larrondo van de Université de Montréal en Roland Timmerman van het Instituut voor Berekeningskosmologie van de Universiteit van Durham, in het Verenigd Koninkrijk.

De onderzoekers analyseerden gegevens van de Low Frequency Array (LOFAR) radio telescoop, een uitgebreid netwerk van meer dan 100.000 kleine antennes die acht Europese landen beslaat.

Tijdens het bestuderen van een sterrencluster genaamd SpARCS1049, detecteerden de onderzoekers een zwak, wijdverspreid radiosignaal. Ze ontdekten dat het niet afkomstig was van individuele sterrenstelsels, maar van een uitgestrekt gebied in de ruimte gevuld met hoogenergetische deeltjes en magnetische velden.

Deze diffuse gloed, die zich uitstrekt over meer dan een miljoen lichtjaar, is een typisch kenmerk van een mini-halo, een structuur die astronomen tot nu toe alleen in het nabije universum hebben kunnen observeren.

'Het is alsof we een enorme kosmische oceaan hebben ontdekt, waarin complete sterrenclusters voortdurend ondergedompeld zijn in hoogenergetische deeltjes,' aldus Hlavacek-Larrondo.

Timmerman voegde eraan toe: 'Het is verbazingwekkend om zo'n sterk radiosignaal op deze afstand te vinden. Het betekent dat deze energetische deeltjes en de processen die ze creëren, sterrenclusters bijna gedurende de hele geschiedenis van het universum hebben gevormd.'

Er zijn twee waarschijnlijke verklaringen voor de vorming van de mini-halo.

De eerste is dat er superzware zwarte gaten in het hart van sterrenstelsels binnen een cluster zijn die stromen van hoogenergetische deeltjes de ruimte in kunnen stoten. Astronomen proberen echter nog steeds te begrijpen hoe deze deeltjes in staat zouden zijn om zich van het zwarte gat weg te verplaatsen om zo'n gigantische wolk deeltjes te creëren, terwijl ze toch zoveel van hun energie behouden.

De tweede verklaring is kosmische deeltjesbotsingen. Dit gebeurt wanneer geladen deeltjes binnen het hete plasma van de sterrencluster met bijna de snelheid van het licht botsen, uit elkaar spatten in de zeer energetische deeltjes die vanaf de Aarde kunnen worden waargenomen.

Deze nieuwe ontdekking biedt een zeldzame blik op hoe sterrenclusters eruitzagen vlak nadat ze waren gevormd, aldus de astronomen.

Het toont niet alleen aan dat sterrenclusters gedurende miljarden jaren meer zijn doordrenkt met deze hoogenergetische deeltjes dan voorheen bekend, maar het stelt astronomen ook in staat om te bestuderen waar deze hoogenergetische deeltjes vandaan komen.

Het suggereert dat zwarte gaten en/of kosmische deeltjesbotsingen de omgeving van sterrenclusters veel eerder hebben verrijkt dan verwacht, wat hen gedurende miljarden jaren heeft geënergetiseerd.

Met nieuwere telescopen die worden ontwikkeld, zoals de Square Kilometer Array (SKA), zullen wetenschappers zelfs zwakkere signalen kunnen detecteren en verder kunnen onderzoeken welke rol magnetische velden, kosmische straling en energetische processen spelen bij het vormgeven van het universum, aldus de astronomen.

'We krabben pas aan het oppervlak van hoe energiek het vroege universum eigenlijk was,' zei Hlavacek-Larrondo. 'Deze ontdekking geeft ons een nieuw venster op hoe sterrenclusters groeien en evolueren, aangedreven door zowel zwarte gaten als de fysica van hoogenergetische deeltjes.'

Meer informatie: Een Radio Mini-Halo in een Massieve Sterrencluster met een Koele Kern bij z = 1.709, The Astrophysical Journal Letters (2025). Op Arxiv: doi.org/10.48550/arXiv.2506.19901

Tijdschriftinformatie: Astrophysical Journal Letters , arXiv

Geleverd door Universiteit van Montreal