A kozmológiai régmúlt újabb titkát tárta föl egy különös, halvány rádiójel: most először sikerült felfedezni egy hatalmas, több galaxisnyi területet átívelő, rendkívül energikus részecskefelhőt egy mindössze négymilliárd évvel a Nagy Bumm után keletkezett galaxiscsomó körül. Ez a rádiósugárzás — amely egy úgynevezett „mini-halo”-ból, vagyis egy nagy energiájú részecskéket tartalmazó felhőből ered — teljesen új megvilágításba helyezi azt, hogyan alakultak és fejlődtek a galaxisok, valamint azok környezete már az univerzum korai szakaszában. “Mintha egy hatalmas kozmikus óceánra bukkantunk volna, amelyben a galaxisok folyamatosan energiával telített részecskékkel úsznak” – mondta Hlavacek-Larrondo, az egyik kutató.
Régóta rejtőzködő energiamező a távoli űrben
A mini-halo néven ismert jelenségek olyan nagy energiájú részecskefelhők, amelyek a galaxisok közötti térben helyezkednek el, és mozgásuk során halvány rádióhullámokat sugároznak. Ezeket a struktúrákat eddig csak néhány milliárd fényévnyi távolságban sikerült azonosítani. A Low Frequency Array (LOFAR) nevű rádiótávcső-hálózat — amely 100 000 antennából áll, és nyolc európai országban működik — most azonban egy minden eddiginél távolabbi, 10 milliárd fényévre lévő galaxiscsomó, az SpARCS1049 körül mutatta ki a jelenséget. Ez a felfedezés arra utal, hogy az univerzum már nagyon korai szakaszában is jelen voltak ilyen energiadús, dinamikus folyamatok.
Mi okozza a rádióköd kialakulását?
Az asztrofizikusokat régóta foglalkoztatja a kérdés: milyen folyamat képes fenntartani egy ilyen távoli és ősi galaxiscsomóban a magas energiaszintű részecskék jelenlétét? Az egyik lehetséges magyarázat szerint a csillagvárosok központjában rejtőző szupermasszív fekete lyukakból kiáradó, rendkívül gyors részecskenyalábok – úgynevezett jetek – szórják szét az energiát a környező térben, így létrehozva a halvány, rádióhullámokat kibocsátó felhőt. Egy másik elmélet szerint a klaszterben található forró gázban zajló, szüntelen részecskeütközések folyamatosan újratöltik az energiatartalékokat, így tartva fenn az aktivitást milliárd évek távlatában is.
Roland Timmerman így nyilatkozott: „Lenyűgöző, hogy ilyen erőteljes rádiójelet tudtunk érzékelni ekkora távolságból. Ez arra utal, hogy az energiarészecskék és az azokat létrehozó folyamatok már az univerzum születésétől kezdve meghatározó szerepet játszottak a galaxiscsomók fejlődésében.”
Mit tanulhatunk ebből a kozmikus múltból?
Ez a felfedezés új perspektívát kínál az univerzum korai korszakának megértéséhez. A rádiójelek arra utalnak, hogy a szupermasszív fekete lyukak és a nagy energiájú részecskék már a kezdetektől aktívan alakították a galaxiscsomók szerkezetét. Nem elszigetelt, passzív égitestekről van tehát szó, hanem olyan dinamikus, energiával telített térségekről, amelyek hosszú időn át befolyásolták az intergalaktikus tér fejlődését.
Kapcsolódó tartalom: Óriási mérföldkő a csillagászatban: Oxigént találtak a legtávolabbi galaxisban
Milyen rejtélyeket hagyott maga után a felfedezés?
Több kulcsfontosságú kérdésre még nem született válasz. Hogyan képesek ezek a részecskék ekkora távolságokra eljutni, miközben megőrzik hatalmas energiaszintjüket több milliárd éven át? Milyen szerepet töltenek be a mágneses mezők a mozgásuk és koncentrációjuk szabályozásában?És vajon miben különbözik a SpARCS1049 körül megfigyelt rádióköd a hozzánk közelebbi galaxiscsomókban észlelt hasonló jelenségektől?
Ezekre a kérdésekre a kutatók egy új generációs megfigyelőeszköztől várják a válaszokat: a Square Kilometer Array (SKA) rádiótávcsőtől. A több mint 131 000 antennából álló rendszer képes lesz még halványabb és távolabbi kozmikus jelenségeket is észlelni, így új részleteket tárhat fel az univerzum energiával teli múltjáról.
Energia formálta világegyetem: új fejezet a kozmológia történetében
A friss felfedezés arra utal, hogy a galaxisok fejlődése nem csupán a gravitáció hatására történt, hanem nagy energiájú folyamatok – például szupermasszív fekete lyukakból kiinduló részecskesugarak és forró gázokban zajló ütközések – is aktívan formálták az univerzum szerkezetét. Ez a felismerés új elméleti kereteket kíván, mivel olyan erők és hatások kerülnek előtérbe, amelyeket korábban nem tekintettünk kulcsfontosságúnak a galaxisok kialakulásában.
A LOFAR rádiótávcső mérései világossá teszik, hogy már az univerzum fiatal korszakában is jelen voltak ezek a dinamikus, energiában gazdag folyamatok. A több milliárd éve indult rádiójelek tanúsága szerint a kozmikus energiarendszerek már akkor működésbe léptek, amikor maga az univerzum még csak kezdett szerveződni.
Összefoglalás
Ez a felfedezés nem csupán egy extrém távoli kozmikus jelenség azonosítása, hanem mérföldkő a világegyetem fejlődéséről alkotott ismereteinkben. A feltárt rádióköd – vagyis az energikus részecskefelhő – egyértelműen azt mutatja, hogy már az univerzum korai szakaszában is léteztek komplex, nagy energiájú folyamatok. A szupermasszív fekete lyukak és a részecskeütközések nem csupán kiegészítő tényezők, hanem alapvető szerepet játszhattak a galaxisok közötti terek formálásában – messze korábban, mint azt gondoltuk.
