Naukowcy dokonali przełomowego odkrycia, które rzuca nowe światło na sposób, w jaki energia krąży w największych strukturach we wszechświecie. Korzystając z nowoczesnych technik obserwacji radiowych, międzynarodowy zespół badaczy z Centrum Astrofizyki Harvard & Smithsonian odkrył największą znaną dotąd chmurę energetycznych cząstek otaczającą odległą gromadę galaktyk PLCK G287.0+32.9. To odkrycie może zrewolucjonizować nasze rozumienie dynamiki materii w przestrzeni kosmicznej.
Gromada PLCK G287.0+32.9 to nie jest obiekt, który gołym okiem zobaczymy na niebie. Jest ona bowiem oddalona od nas o około pięć miliardów lat świetlnych. Nie powinno zatem dziwić, że została ona odkryta dopiero w 2011 roku. Od tego czasu jest ona jednak bezustannie obserwowana. Jak się jednak okazuje, gromadę galaktyk otacza rekordowo olbrzymia chmura cząstek. Wystarczy tutaj powiedzieć, że rozciąga się ona na aż 20 milionów lat świetlnych. Można zatem powiedzieć, że jest ona aż 200 razy większa od Drogi Mlecznej. Centralny region gromady zawiera rozległe radiohalo o średnicy około 11,4 miliona lat świetlnych, co czyni je największą znaną strukturą tego typu.
Czytaj także: Astronomowie dostrzegli gigantyczne struktury magnetyczne naszej galaktyki. Imponujące rozmiary
Co ciekawe, radiohalo zostało zarejestrowane na częstotliwości 2,4 GHz — znacznie wyższej niż te, na których zwykle obserwuje się emisję starych, niskoenergetycznych elektronów. Oznacza to, że cząstki w tej strukturze są wciąż aktywnie pobudzane lub ponownie przyspieszane, mimo że tradycyjne źródła energii, takie jak aktywność pojedynczych galaktyk czy eksplozje czarnych dziur, wydają się niewystarczające, by wyjaśnić ten proces.
Dotychczasowe modele zakładały, że wysokoenergetyczne cząstki są związane z lokalnymi źródłami w obrębie pojedynczych galaktyk. Nowe dane sugerują jednak, że siłą napędową tej gigantycznej chmury mogą być kolosalne fale uderzeniowe i turbulencje, które przemieszczają się przez ośrodek międzygalaktyczny. Te zjawiska powstają najprawdopodobniej w wyniku zderzeń i łączenia się gromad galaktyk, co prowadzi do wzburzenia ogromnych ilości gorącego gazu oraz generowania pól magnetycznych sprzyjających przyspieszaniu cząstek.
Wstępne obserwacje PLCK G287.0+32.9 ujawniły dwie jasne, łukowate struktury na obrzeżach gromady, interpretowane jako ślady po potężnych falach uderzeniowych. Jednak nowe, głębsze dane radiowe ujawniły rozległe, słabe świecenie rozciągające się daleko poza te granice. Tego typu emisja radiowa jest znakiem oddziaływań wysokoenergetycznych cząstek z polami magnetycznymi. Można zatem tutaj powiedzieć, że mamy do czynienia ze swoistymi procesami w skali megagalaktycznej.
Czytaj także: Galaktyki są znacznie większe, niż nam się wydawało. Ogromne ich części są po prostu bardzo ciemne
Warto tutaj wspomnieć, że obserwacje rentgenowskie zrealizowane przez Kosmiczne Obserwatorium Chandra potwierdziły tę teorię ukazując skomplikowane struktury w gorącym gazie otaczającym całą gromadę. Wiele z nich stanowi potencjalne dowody na masywne zderzenia galaktyk lub wpływ centralnej supermasywnej czarnej dziury. Niektóre z tych struktur pokrywają się z obserwacjami radiowymi, co dodatkowo potwierdza teorie o kosmicznych zderzeniach jako źródle energii dla cząstek monstrualnej chmury otaczającej całą gromadę.
Mamy zatem do czynienia ze swoistym rekordem jeżeli chodzi o rozmiary halo radiowego. Mało tego, rekord ten otwiera zupełnie nowe możliwości badania międzygalaktycznych pól magnetycznych, o których wciąż wiemy niewiarygodnie mało. Obecne modele wciąż mają problemy z opisem tego komponentu rzeczywistości. Być może zatem nowe dane przybliżą nas do momentu, w których będziemy w stanie opisać je dokładnie i dzięki temu zrozumieć, jak energia krąży w makroskali międzygalaktycznej.