Přízračná rádiová svatozář změnila naše znalosti o raném vesmíru

Tento úžasný snímek v úvodu textu odhaluje vzdálenou kupu galaxií, která překypuje energií: galaxie září ve viditelném světle (bílá), přízračně červená oblaka odhalují nově objevené rádiové mini-halo – nejvzdálenější, jaké kdy bylo detekováno – a modré chuchvalce sledují horký plyn zářící v rentgenovém oboru elektromagnetického spektra.

Astronomové využívající rádiovou soustavu LOFAR objevili v okolí kupy galaxií SpARCS1049 rozsáhlé mini-halo vysokoenergetických částic, jejichž světlo k nám putovalo 10 miliard let. Tento nález zdvojnásobuje dosavadní rekordní vzdálenost a ukazuje, že kolosální kupy galaxií jsou od mládí vesmíru zalévány nabitými částicemi.

Rekordní objev mini-halo
Astronomové odhalili rozsáhlý oblak energetických částic – mini-halo – obklopující jednu z nejvzdálenějších kup galaxií, které kdy byly pozorovány, a učinili tak významný krok vpřed v pochopení skrytých sil, které utvářejí vesmír.

Mini-halo je v takové vzdálenosti, že světlu trvá 10 miliard let, než dosáhne Země, což z něj činí nejvzdálenější dosud objevenou kupu galaxií, která zdvojnásobuje dosavadní známou vzdálenost takového uskupení.

Objev dokazuje, že celé kupy galaxií, které patří k největším strukturám ve vesmíru, byly po většinu své existence ponořeny do vysokoenergetických částic. Takové mini-halo se skládá z vysoce energetických nabitých částic mezi galaxiemi v kupě, které společně vyzařují rádiové vlny, jež lze detekovat ze Země.

Energetické procesy v raných kupách
Zjištění přijatá k publikaci v časopise Astrophysical Journal Letters, jehož preprintová verze byla zveřejněna na arXiv, ukazují, že již v raném vesmíru byly kupy galaxií formovány energetickými procesy. Mezinárodní tým vědců, kteří se na tomto objevu podíleli, vedli Julie Hlavacek-Larrondo z Université de Montréal a Roland Timmerman z Institutu pro výpočetní kosmologii Durhamské univerzity ve Velké Británii.

Výzkumníci analyzovali data z radioteleskopu LOFAR (Low-Frequency Array), což je rozsáhlá síť více než 100 000 malých antén v osmi evropských zemích. Při studiu kupy galaxií s názvem SpARCS1049 vědci detekovali slabý, široce rozšířený rádiový signál. Zjistili, že nevychází z jednotlivých galaxií, ale z rozsáhlé oblasti vesmíru plné vysokoenergetických částic a magnetických polí.

Tato rozptýlená záře, která se táhne přes milion světelných let daleko, je charakteristickým znakem mini-halo, struktury, kterou astronomové dosud mohli pozorovat pouze v blízkém vesmíru. „Je to, jako bychom objevili obrovský kosmický oceán, kde jsou celé kupy galaxií neustále ponořeny do vysokoenergetických částic,“ řekla Hlavacek-Larrondo.

Timmerman dodal: „Je ohromující, že jsme našli tak silný rádiový signál v takové vzdálenosti. Znamená to, že tyto energetické částice a procesy, které je vytvářejí, formují kupy galaxií téměř po celou historii vesmíru.“

Dvě pravděpodobná vysvětlení
Existují dvě pravděpodobná vysvětlení vzniku mini-halo. Jedním z nich je, že v srdcích galaxií uvnitř kupy se nacházejí supermasivní černé díry, které mohou do vesmíru vyvrhovat proudy vysokoenergetických částic. Astronomové se však stále snaží pochopit, jak by tyto částice mohly migrovat směrem od černé díry a vytvořit tak gigantický oblak částic, přičemž by si zachovaly tak velkou část své energie.

Druhým vysvětlením jsou srážky kosmických částic. Při nich se nabité částice v horkém plazmatu kupy galaxií srážejí rychlostí blízkou rychlosti světla a rozbíjejí se na vysoce energetické částice, které lze pozorovat ze Země. Podle astronomů tento nový objev poskytuje vzácný pohled na to, jak vypadaly kupy galaxií těsně po svém vzniku. Nejenže ukazuje, že kupy galaxií jsou těmito vysokoenergetickými částicemi naplněny již o miliardy let déle, než bylo dosud známo, ale také umožňuje astronomům studovat, odkud tyto vysokoenergetické částice pocházejí.

To naznačuje, že černé díry a/nebo srážky vysokoenergetických částic obohacovaly prostředí kup galaxií mnohem dříve, než se předpokládalo, a udržovaly je nabité energií po miliardy let.

Teleskopy příští generace a budoucí poznatky
S novějšími radioteleskopy, které se vyvíjejí, jako je například Square Kilometer Array (SKA), budou vědci schopni detekovat ještě slabší signály a dále zkoumat roli magnetických polí, kosmického záření a energetických procesů při utváření vesmíru, tvrdí astronomové.

„Jsme teprve na povrchu toho, jak energetický byl raný vesmír,“ řekla Hlavacek-Larrondo. „Tento objev nám dává nový pohled na to, jak rostou a vyvíjejí se kupy galaxií, poháněné jak černými dírami, tak fyzikou vysokoenergetických částic.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/a-ghostly-radio-halo-just-changed-what-we-know-about-the-early-universe/ a https://www.universetoday.com/articles/galaxy-clusters-have-been-surrounded-by-high-energy-particles-for-almost-their-entire-history

autor: František Martinek