Астрономы обнаружили обширное облако энергетических частиц — «мини-гало» — вокруг одного из самых далёких скоплений галактик, когда-либо наблюдавшихся. Это открытие стало важным шагом в понимании скрытых сил, формирующих космос.
«Мини-гало» находится на таком огромном расстоянии, что свету требуется 10 миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Это делает его самым удалённым из когда-либо обнаруженных, удвоив предыдущее известное науке расстояние.
Открытие демонстрирует, что целые скопления галактик, одни из крупнейших структур во Вселенной, были погружены в энергетические частицы на протяжении большей части своего существования.
Такое «мини-гало» состоит из высокоэнергетических заряженных частиц в вакууме между галактиками в скоплении. Вместе они излучают радиоволны, которые можно обнаружить с Земли.
Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, показывают, что даже в ранней Вселенной скопления галактик уже формировались под воздействием энергетических процессов.
Международная команда исследователей, возглавляемая Джули Хлавачек-Ларрондо из Университета Монреаля и Роландом Тиммерманом из Института вычислительной космологии Даремского университета в Великобритании, проанализировала данные с радиотелескопа Low Frequency Array (LOFAR). Это обширная сеть из более чем 100 000 небольших антенн, охватывающая восемь европейских стран.
Изучая скопление галактик под названием SpARCS1049, исследователи обнаружили слабый, широко распространённый радиосигнал. Они выяснили, что он исходит не от отдельных галактик, а из обширной области пространства, заполненной высокоэнергетическими частицами и магнитными полями.
Это диффузное свечение, простирающееся более чем на миллион световых лет, является характерным признаком «мини-гало» — структуры, которую астрономы до сих пор могли наблюдать только в близлежащей Вселенной.
«Это как если бы мы обнаружили огромный космический океан, где целые скопления галактик постоянно погружены в высокоэнергетические частицы», — сказала Хлавачек-Ларрондо.
Тиммерман добавил: «Поразительно обнаружить такой сильный радиосигнал на таком расстоянии. Это означает, что эти энергетические частицы и процессы, создающие их, формировали скопления галактик почти всю историю Вселенной».
Существует два вероятных объяснения формирования «мини-гало».
Одно из них заключается в том, что в центрах галактик внутри скопления находятся сверхмассивные чёрные дыры, которые могут выбрасывать потоки высокоэнергетических частиц в космос. Однако астрономы всё ещё пытаются понять, как эти частицы могут перемещаться от чёрной дыры и создавать такое гигантское облако частиц, сохраняя при этом столько энергии.
Второе объяснение — это космические столкновения частиц. Это происходит, когда заряженные частицы в горячей плазме скопления галактик сталкиваются со скоростями, близкими к скорости света, распадаясь на высокоэнергетические частицы, которые можно наблюдать с Земли.
Это новое открытие даёт астрономам редкую возможность заглянуть в то, какими были скопления галактик сразу после их формирования. Оно не только показывает, что скопления галактик были насыщены этими высокоэнергетическими частицами на миллиарды лет дольше, чем считалось ранее, но и позволяет астрономам изучать источники этих частиц.
Это предполагает, что чёрные дыры и/или столкновения высокоэнергетических частиц обогащали среду скоплений галактик гораздо раньше, чем ожидалось, поддерживая их активность на протяжении миллиардов лет.
С разработкой новых телескопов, таких как Square Kilometer Array (SKA), учёные смогут обнаруживать ещё более слабые сигналы и глубже изучать роль магнитных полей, космических лучей и энергетических процессов в формировании Вселенной, говорят астрономы.
«Мы только начинаем понимать, насколько энергичной была ранняя Вселенная», — сказала Хлавачек-Ларрондо. «Это открытие даёт нам новое окно в то, как скопления галактик растут и развиваются под воздействием чёрных дыр и физики высокоэнергетических частиц».
Предоставлено Университетом Монреаля.