Астрономы обнаружили обширное облако энергичных частиц (мини-гало), окружающее одно из самых отдаленных скоплений галактик, когда-либо наблюдавшихся с Земли. Расстояние до мини-гало настолько велико, что свету требуется 10 миллиардов лет, чтобы достичь Солнечной системы. Открытие демонстрирует, что не только отдельные звездные кластеры и галактики, но и целые скопления галактик, являющиеся одними из крупнейших структур во Вселенной (больше только так называемые галактические нити), могут быть совместно окружены ореолом высокоэнергетических частиц на протяжении большей части своего существования.
Мини-гало активно генерируют слабые радиоволны, которые и были обнаружены с Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters и доступны на сайте arXiv..
Исследователи проанализировали данные Low Frequency Array (LOFAR), обширной сети из более чем 100 000 небольших антенн, охватывающей восемь европейских стран.
Изучая скопление галактик SpARCS1049, астрофизики обнаружили слабый радиосигнал. Он исходил не от отдельных галактик, а от обширной области космоса, заполненной высокоэнергетическими частицами и магнитными полями. Это рассеянное радиосвечение, простирающееся на более чем миллион световых лет, является характерным признаком мини-гало — структуры, которую астрономы до сих пор могли наблюдать только в близлежащей Вселенной. Для приема сигналов из дальнего космоса не хватало мощности телескопов.
Важно то, что мини-гало обнаружено в структуре, возникшей через сравнительно небольшой промежуток времени после Большого Взрыва. Это означает, что уже в юной Вселенной действовали энергетические механизмы формирования и эволюции крупных галактических структур.
Ученые предлагают два вероятных объяснения образования мини-гало. Одно из них заключается в том, что в сердцевинах галактик внутри скопления находятся сверхмассивные черные дыры, которые выбрасывают в космос потоки частиц высокой энергии. Однако астрономы все еще пытаются понять, как эти частицы смогли бы улететь от не склонной расставаться с накопленным материалом СМЧД, создав такое гигантское облако и сохранив при этом такую количество энергии.
Второе объяснение — массовое столкновение космических частиц. Это происходит, когда заряженные частицы в горячей плазме скопления галактик сталкиваются на околосветовых скоростях, превращаясь в высокоэнергетические частицы, генерирующие радиоволны. Их можно наблюдать с Земли даже несмотря на громадное расстояние.
По мнению авторов, наблюдения говорят о том, что черные дыры и/или столкновения частиц с высокой энергией обогатили среду скоплений галактик гораздо раньше, чем предполагают космологические модели, и поддерживают в них энергию на протяжении миллиардов лет.
По словам астрономов, с разработкой новых телескопов, таких как Square Kilometer Array (SKA), ученые смогут обнаруживать еще более слабые сигналы и продолжать изучать роль магнитных полей, космических лучей и энергетических процессов в формировании Вселенной.
Это похоже на огромный космический океан, где целые скопления галактик постоянно купаются в частицах высоких энергий. Мы только начинаем понимать, насколько энергичной на самом деле была ранняя Вселенная. Это открытие дает нам новое представление о том, как растут и эволюционируют скопления галактик, движимые как черными дырами, так и физикой высокоэнергетических элементарных частиц.
По мнению ученых, помимо гало из ионов водорода и мини-гало из заряженных частиц, крупные космические объекты окружены невидимым ореолом темной материи. О ее поиске читайте в материале Hi-Tech Mail.
