Odkrycie "mini halo" wskazuje na to, w jaki sposób powstała wczesna wszechświat.

26 czerwca 2025

przez Uniwersytet w Montrealu

edytowane przez Sadie Harley, recenzowane przez Andrew Zinin

redaktor naukowy

główny redaktor

Ten artykuł został przeglądnięty zgodnie z procesem redakcyjnym i zasadami Science X. Redaktorzy zwrócili uwagę na następujące cechy, jednocześnie zapewniając wiarygodność treści:

zweryfikowane faktograficznie

publikacja recenzowana przez anonimowych ekspertów

zaufane źródło

skorygowane

Astronomowie odkryli ogromną chmurę energetycznych cząstek — „mini-halo” — otaczającą jedną z najbardziej odległych gromad galaktyk, kiedykolwiek obserwowaną, co stanowi znaczący postęp w zrozumieniu ukrytych sił, które kształtują kosmos.

Mini-halo znajduje się na tak wielkiej odległości, że światło dociera na Ziemię po 10 miliardach lat, co czyni je najbardziej odległym kiedykolwiek znanym, podwajając poprzednią odległość znana nauce.

Odkrycie to wykazuje, że całkowite gromady galaktyk, stanowiące jedne z największych struktur we wszechświecie, były zanurzone w cząstkach o wysokiej energii przez większość swojego istnienia.

Takie mini-halo składa się z bardzo energetycznych naładowanych cząstek znajdujących się w próżni między galaktykami w gromadzie, które razem emitują fale radiowe, które można wykryć z Ziemi.

Opublikowane w The Astrophysical Journal Letters badania pokazują, że nawet we wczesnym wszechświecie gromady galaktyk były już kształtowane przez energetyczne procesy.

Międzynarodowy zespół badaczy odpowiedzialnych za to odkrycie był współprzewodniczony przez Julię Hlavacek-Larrondo z Uniwersytetu w Montrealu i Rolanda Timmermana z Instytutu Kosmologii Obliczeniowej na Uniwersytecie w Durham, Wielka Brytania.

Badacze analizowali dane z niskoczęstotliwościowej anteny radiowej (LOFAR), ogromnej sieci ponad 100 000 małych anten rozsianych po ośmiu krajach europejskich.

Podczas badania gromady galaktyk o nazwie SpARCS1049, badacze wykryli słaby, rozległy sygnał radiowy. Odkryli, że nie pochodzi on od pojedynczych galaktyk, ale z obszaru wypełnionego cząstkami o dużej energii i polami magnetycznymi.

Rozciągając się na ponad milion lat świetlnych, ten rozproszony blask stanowi wyraźny znak mini-halo, struktury, którą astronomowie mogli obserwować dotychczas jedynie we wszechświecie bliskim.

„To tak, jakbyśmy odkryli ogromny kosmiczny ocean, w którym całe gromady galaktyk są stale zanurzone w cząstkach o wysokiej energii” — powiedziała Hlavacek-Larrondo.

Timmerman dodał: „To zadziwiające, że znajdujemy tak silny sygnał radiowy w tej odległości. Oznacza to, że te energetyczne cząstki i procesy je tworzące kształtowały gromady galaktyk przez niemal całą historię wszechświata”.

Za powstaniem mini-halo prawdopodobnie stoją dwa wyjaśnienia.

Jedno z nich mówi o tym, że istnieją olbrzymie czarne dziury w sercach galaktyk w obrębie gromady, które mogą wypluwać strumienie cząstek o wysokiej energii w przestrzeń. Jednak astronomowie wciąż starają się zrozumieć, jak te cząstki mogłyby migrować z czarnej dziury, aby stworzyć tak gigantyczną chmurę cząstek, zachowując przy tym tak dużo swojej energii.

Drugie wyjaśnienie to kolizje cząstek kosmicznych. Polegają one na tym, że naładowane cząstki w gorącym plazmie gromady galaktyk zderzają się prawie z prędkością światła, rozrywając się na bardzo energiczne cząstki, które można zaobserwować z Ziemi.

To nowe odkrycie zapewnia rzadki wgląd w to, jakie były gromady galaktyk tuż po ich powstaniu, twierdzą astronomowie.

Nie tylko pokazuje, że gromady galaktyk były nasycone tymi cząstkami o wysokiej energii o miliardach lat więcej niż dotychczas wiadomo, ale także pozwala astronomom zbadanie, skąd pochodzą te cząstki o wysokiej energii.

Sugeruje to, że czarne dziury i/lub kolizje cząstek o wysokiej energii wzbogacały środowisko gromad galaktyk znacznie wcześniej, niż się spodziewano, utrzymując je w stanie nasilenia przez miliardy lat.

Wraz z rozwojem nowych teleskopów, takich jak Square Kilometer Array (SKA), naukowcy będą w stanie wykrywać jeszcze słabsze sygnały oraz dalsze eksplorowanie roli pól magnetycznych, promieni kosmicznych i procesów energetycznych w kształtowaniu wszechświata, twierdzą astronomowie.

„Tylko drapiemy się po powierzchni tego, jak energetyczne było wczesne wszechświat” — powiedziała Hlavacek-Larrondo. „To odkrycie daje nam nowe okno w to, jak gromady galaktyk rosną i ewoluują, napędzane zarówno przez czarne dziury, jak i fizykę cząstek o wysokiej energii”.

Więcej informacji: A Radio Mini-Halo in a Massive Cool Core Cluster of Galaxies at z = 1.709, The Astrophysical Journal Letters (2025). Na stronie arXiv: doi.org/10.48550/arXiv.2506.19901

Informacje o dzienniku: Astrophysical Journal Letters , arXiv

Udostępnione przez Uniwersytet w Montrealu