幽灵般的射电晕改变了我们对早期宇宙的认识

天文学家利用 LOFAR 射电阵列探测到星系团 SpARCS1049 周围有一个巨大的高能粒子“迷你晕”，其光经过 100 亿年才到达我们这里。这一发现使之前的距离记录增加了一倍，表明自宇宙诞生以来，巨大的星团就已经被带电粒子所包围。

这张令人惊叹的图像揭示了一个充满能量的遥远星系团：星系在可见光（白色）下闪耀，幽灵般的红色云层揭示了一个新发现的射电微晕——迄今为止探测到的最远的星系——蓝色的缕缕光带追踪着在X射线中闪耀的热气体。图片来源：钱德拉X射线中心（X射线：NASA/CXC/SAO；光学：NASA/ESA/STScI；射电：ASTRON/LOFAR；图像处理：NASA/CXC/SAO/N. Wolk）

天文学家发现了一个巨大的高能粒子云——一个“迷你晕”——围绕着迄今为止观测到的最遥远的星系团之一，这标志着我们在理解塑造宇宙的隐藏力量方面迈出了重要一步。

这个微型晕距离地球非常远，光需要100亿年才能到达地球，是迄今为止发现的最远距离，是此前科学界已知距离的两倍。

这一发现表明，作为宇宙中最大的结构之一，整个星系团在其存在的大部分时间里都沉浸在高能粒子中。

这种微型晕由星系团中星系之间的真空中的高能带电粒子组成，它们共同发出可以从地球上探测到的无线电波。

该研究成果已被《天体物理学杂志快报》接受发表，其预印本已在arXiv 上发表，研究结果表明，即使在早期宇宙中，星系团就已经由能量过程塑造。

这项发现背后的国际研究团队由蒙特利尔大学的 Julie Hlavacek-Larrondo 和英国杜伦大学计算宇宙学研究所的 Roland Timmerman 共同领导。

研究人员分析了低频阵列（LOFAR）射电望远镜的数据，该望远镜是一个由超过10万个小型天线组成的庞大网络，覆盖八个欧洲国家。在研究一个名为SpARCS1049的星系团时，研究人员探测到了一个微弱且广泛的无线电信号。他们发现，这个信号并非来自单个星系，而是来自一片充满高能粒子和磁场的广阔空间。

这道弥漫的光芒绵延超过一百万光年，是微型晕的明显迹象，而天文学家迄今为止只能在邻近宇宙中观测到这种结构。“这就像我们发现了一片浩瀚的宇宙海洋，整个星系团都持续浸没在高能粒子之中，”赫拉瓦切克-拉隆多说道。

蒂默曼补充道：“在如此远的距离发现如此强的射电信号真是令人惊讶。这意味着这些高能粒子及其产生过程几乎在整个宇宙历史中都在塑造星系团。”

对于这个小晕的形成，可能有两种解释。

一种解释是，星系团内部的星系中心存在超大质量黑洞，它们可以向太空喷射高能粒子流。然而，天文学家仍在试图理解这些粒子如何能够从黑洞中迁移出来，形成如此巨大的粒子云，同时又保持如此高的能量。

第二种解释是宇宙粒子碰撞。星系团中热等离子体内的带电粒子以接近光速的速度碰撞，分裂成地球上可以观测到的高能粒子。

天文学家表示，这一新发现让我们有机会了解星系团刚形成时的样子。

它不仅表明星系团被注入这些高能粒子的时间比以前所知的多出数十亿年，而且还使天文学家能够研究这些高能粒子的来源。

这表明黑洞和/或高能粒子碰撞比预期更早地丰富了星系团的环境，并使它们在数十亿年的时间里保持活力。

天文学家表示，随着平方公里阵列（SKA）等新型望远镜的开发，科学家将能够探测到更微弱的信号，并进一步探索磁场、宇宙射线和能量过程在塑造宇宙中的作用。

“我们对早期宇宙能量的了解才刚刚开始，”赫拉瓦切克-拉隆多说道。“这一发现为我们了解星系团如何在黑洞和高能粒子物理的驱动下生长和演化打开了一扇新的窗户。”

编译自/scitechdaily