Обнаружен самый далекий в истории радиосигнал от скопления галактик
Ученые обнаружили на рекордном расстоянии в 10 миллиардов световых лет гигантское радиоизлучающее облако частиц, окружавшее молодое скопление галактик SpARCS1049. Эта находка — самая отдаленная из известных подобных структур, и она меняет представления о том, как формировались и эволюционировали скопления галактик в ранней Вселенной. Исследование проведено с помощью массива радиотелескопов LOFAR, состоящего из 100 000 антенн, расположенных по всей Европе. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
Специалисты объясняют, что так называемое мини-гало — это огромные облака высокоэнергетических заряженных частиц, движущихся между галактиками в скоплении. Эти частицы излучают слабые радиоволны при взаимодействии с магнитными полями. Однако обнаружить такие радиоизлучающие гало в столь далекой Вселенной очень сложно: сигнал ослабевает с расстоянием, и до сих пор их фиксировали только в относительно близких скоплениях.
LOFAR (Low Frequency Array) — это современный радиотелескоп с уникальной чувствительностью к низкочастотным радиосигналам. Именно с его помощью астрономы впервые смогли зафиксировать мини-гало на расстоянии в 10 миллиардов световых лет — свет от этого скопления начал своё путешествие, когда Вселенной было всего около 4 миллиардов лет, то есть менее трети от нынешнего возраста.
Наблюдаемое радиоизлучение не исходит непосредственно из галактик, а заполняет пространство между ними, охватывая область в миллион световых лет — это примерно в 10 раз больше размера нашей Галактики Млечный Путь.
Ученые рассматривают две основные гипотезы происхождения этих высокоэнергетических частиц.
Во-первых, источником могут быть джеты частиц, выбрасываемые из сверхмассивных черных дыр, расположенных в ядрах галактик. Эти джеты выбрасывают частицы с огромной энергией, однако не до конца понятно, как частицы сохраняют такую энергию, преодолевая огромные расстояния.
Во-вторых, в горячем газе внутри кластера частицы могут постоянно сталкиваться с высокой скоростью, создавая новые частицы с еще большей энергией.
Как отметил один из исследователей, Хлавачек-Ларрондо:
«Это словно мы обнаружили огромный космический океан, где целые скопления галактик постоянно погружаются в высокоэнергетические частицы».
Роланд Тиммерман, другой член команды, подчеркнул: «Удивительно, что на таком расстоянии можно найти такой сильный радиосигнал. Это означает, что эти энергетические частицы и процессы, создающие их, формировали скопления галактик на протяжении почти всей истории Вселенной».
По словам ученых это открытие имеет большое значение, поскольку расширяет знания о том, как мощные космические силы — такие как активность черных дыр и столкновения частиц — влияли на формирование крупномасштабной структуры Вселенной почти с самого ее начала. Кроме того, результаты ставят новые вопросы: каким образом черные дыры распространяют энергию на такие огромные расстояния? Как частицы сохраняют свою энергию миллиарды лет? Какую роль играют магнитные поля в этих процессах? Ответы на эти загадки помогут найти будущие телескопы, например, Square Kilometer Array (SKA), который станет самым крупным радиотелескопом в мире.
