Upptäckten av 'mini halo' pekar på hur det tidiga universum bildades

26 juni 2025

av Universitetet i Montreal

redigerad av Sadie Harley, granskad av Andrew Zinin

vetenskaplig redaktör

ledande redaktör

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och riktlinjer. Redaktörerna har framhävt följande egenskaper samtidigt som de säkerställt innehållets trovärdighet:

faktakontrollerad

granskad av kollegor

pålitlig källa

korrekturläst

Astronomer har avslöjat en stor moln av energipartiklar - en 'mini-halo' - som omger en av de mest avlägsna galaxklustren som någonsin observerats, vilket markerar ett stort steg framåt för att förstå de dolda krafterna som formar kosmos.

Mini-halon är på ett sådant avstånd att ljus tar 10 miljarder år att nå jorden, vilket gör den till den mest avlägsna som någonsin hittats, vilket fördubblar det tidigare avståndet som var känt för vetenskapen.

Upptäckten visar att hela galaxkluster, bland de största strukturerna i universum, har varit nedsänkta i högenergipartiklar under större delen av sin existens.

En sådan mini-halo består av högenergiska, laddade partiklar i vakuumet mellan galaxer i ett kluster, som tillsammans avger radiovågor som kan upptäckas från jorden.

Publicerad i The Astrophysical Journal Letters visar resultaten att även i den tidiga universum var galaxkluster redan formade av energiprocesser.

Det internationella forskarteamet bakom upptäckten leddes av Julie Hlavacek-Larrondo vid Université de Montréal och Roland Timmerman vid Institute for Computational Cosmology of Durham University, Storbritannien.

Forskarna analyserade data från den lågfrekventa arrayen (LOFAR) radio teleskop, ett stort nätverk av över 100 000 små antenner som sträcker sig över åtta europeiska länder.

Medan de studerade ett galaxkluster som heter SpARCS1049, upptäckte forskarna en svag, vidsträckt radiosignal. De fann att den inte kom från enskilda galaxer, utan från en stor region av rymden fylld med högenergipartiklar och magnetfält.

Över en miljon ljusår sträcker sig denna diffusa glöd, vilket är ett tydligt tecken på en mini-halo, en struktur som astronomer bara har kunnat observera i det närliggande universum fram till nu.

'Det är som om vi har upptäckt ett enormt kosmiskt hav, där hela galaxkluster ständigt är nedsänkta i högenergipartiklar', sa Hlavacek-Larrondo.

Timmerman tillade: 'Det är förbluffande att hitta en så stark radiosignal på detta avstånd. Det innebär att dessa energipartiklar och de processer som skapar dem har format galaxkluster under nästan hela universums historia.'

Det finns två troliga förklaringar bakom bildandet av mini-halot.

En är att det finns supermassiva svarta hål i hjärtat av galaxer inom ett kluster som kan skjuta ut strömmar av högenergipartiklar i rymden. Astronomer försöker dock fortfarande förstå hur dessa partiklar skulle kunna migrera bort från det svarta hålet för att skapa en sådan gigantisk partikelmoln, samtidigt som de behåller så mycket av sin energi.

Den andra förklaringen är kosmiska partikelkollisioner, när laddade partiklar inom det heta plasmat i galaxklustret kolliderar vid nära ljushastigheter och smäller isär i de högenergipartiklar som kan observeras från jorden.

Denna nya upptäckt ger en sällsynt inblick i hur galaxkluster var precis efter att de bildades, säger astronomerna.

Den visar inte bara att galaxkluster har fyllts med dessa högenergipartiklar i miljarder år mer än tidigare känt, utan den ger även astronomer möjlighet att undersöka varifrån dessa högenergipartiklar kommer.

Det föreslår att svarta hål och/eller högenergitpartikelkollisioner har berikat miljön i galaxkluster mycket tidigare än förväntat och hållit dem energirika under miljarder år.

Med nya teleskop som utvecklas, som Square Kilometer Array (SKA), kommer forskare att kunna upptäcka ännu svagare signaler och ytterligare utforska rollen av magnetfält, kosmiska strålar och energiprocesser i att forma universum, säger astronomerna.

'Vi har bara börjat skrapa på ytan av hur energiskt det tidiga universum verkligen var,' sa Hlavacek-Larrondo. 'Denna upptäckt ger oss ett nytt fönster till hur galaxkluster växer och utvecklas, driven av både svarta hål och högenergifysik.'

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

Tidskriftsinformation: Astrophysical Journal Letters , arXiv

Tillhandahållen av Universitetet i Montreal