Обнаружен «мини-гало» — ключ к пониманию ранней Вселенной

На этом впечатляющем снимке изображён далёкий галактический кластер, наполненный энергией: галактики светятся в видимом диапазоне (белый цвет), загадочные красные облака показывают недавно обнаруженное радио «мини-гало» — самое далёкое из известных, а голубые волокна отмечают горячий газ, излучающий рентгеновские лучи. Автор: Chandra X-ray Center (X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/ESA/STScI; Radio: ASTRON/LOFAR; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)

Астрономы обнаружили огромное облако энергетических частиц — «мини-гало» — вокруг одного из самых далёких галактических кластеров, что стало важным шагом в понимании скрытых сил, формирующих космос.

Мини-гало находится на таком расстоянии, что его свет добирается до Земли 10 миллиардов лет, что делает его самым далёким из когда-либо обнаруженных, вдвое превышая предыдущий рекорд.

Открытие доказывает, что целые галактические кластеры — одни из крупнейших структур во Вселенной — были погружены в высокоэнергетические частицы большую часть своего существования.

Такое мини-гало состоит из заряженных частиц высокой энергии в вакууме между галактиками кластера, которые вместе излучают радиоволны, фиксируемые с Земли.

Исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, показывает, что даже в ранней Вселенной галактические кластеры уже формировались под влиянием энергетических процессов.

Международная команда учёных, стоящая за открытием, работала под руководством Жюли Главачек-Ларондо из Университета Монреаля и Роланда Тиммермана из Института вычислительной космологии Даремского университета (Великобритания).

Исследователи проанализировали данные радиотелескопа LOFAR — сети из более чем 100 000 антенн, расположенных в восьми европейских странах.

Изучая галактический кластер SpARCS1049, учёные обнаружили слабый, но широко распространённый радиосигнал. Оказалось, что он исходит не от отдельных галактик, а из обширной области пространства, наполненной высокоэнергетическими частицами и магнитными полями.

Это диффузное свечение, простирающееся на миллион световых лет, является характерным признаком мини-гало — структуры, которую до сих пор удавалось наблюдать лишь в ближней Вселенной.

«Это как если бы мы обнаружили огромный космический океан, в котором целые галактические кластеры постоянно погружены в высокоэнергетические частицы», — сказала Главачек-Ларондо.

«Удивительно обнаружить такой сильный радиосигнал на таком расстоянии. Это означает, что эти частицы и процессы, их создающие, формировали галактические кластеры почти всю историю Вселенной», — добавил Тиммерман.

Две возможные причины

Существует два вероятных объяснения образования мини-гало.

Первое — сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик кластера могут выбрасывать потоки высокоэнергетических частиц в космос. Однако астрономы пока не понимают, как эти частицы могут удаляться от чёрной дыры, образуя гигантское облако, сохраняя при этом свою энергию.

Второе объяснение — столкновения космических частиц. Заряженные частицы в горячей плазме кластера сталкиваются на околосветовых скоростях, распадаясь на высокоэнергетические частицы, которые можно наблюдать с Земли.

Это открытие позволяет заглянуть в прошлое галактических кластеров вскоре после их формирования. Оно не только показывает, что кластеры были наполнены высокоэнергетическими частицами на миллиарды лет дольше, чем считалось, но и помогает понять их происхождение.

Исследование предполагает, что чёрные дыры и/или столкновения частиц обогащали среду галактических кластеров гораздо раньше, чем ожидалось, поддерживая их энергию миллиарды лет.

С появлением новых телескопов, таких как Square Kilometer Array (SKA), учёные смогут обнаруживать ещё более слабые сигналы и изучать роль магнитных полей, космических лучей и энергетических процессов в формировании Вселенной.

«Мы лишь прикоснулись к тому, насколько энергичной была ранняя Вселенная. Это открытие даёт нам новое окно в понимание эволюции галактических кластеров под влиянием чёрных дыр и физики высокоэнергетических частиц», — заключила Главачек-Ларондо.

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

Источник: University of Montreal