Astrónomos han descubierto una vasta nube de partículas energéticas, un «mini halo», que rodea uno de los cúmulos de galaxias más distantes jamás observados, un avance significativo en la comprensión de las fuerzas ocultas que modelan el cosmos.
Este mini-halo se encuentra a una distancia tan grande que la luz tarda 10 mil millones de años en llegar a la Tierra, lo que lo convierte en el más distante jamás encontrado, duplicando la distancia conocida hasta ahora por la ciencia.
El descubrimiento demuestra que los cúmulos de galaxias, entre las estructuras más grandes del universo, han estado inmersos en partículas de alta energía durante la mayor parte de su existencia.
Un mini-halo consiste en partículas cargadas altamente energéticas en el vacío entre galaxias dentro de un cúmulo, que emiten juntas ondas de radio que pueden ser detectadas desde la Tierra.
Los hallazgos, publicados en The Astrophysical Journal Letters, muestran que incluso en el universo temprano, los cúmulos de galaxias ya estaban moldeados por procesos energéticos.
El equipo internacional de investigadores detrás del descubrimiento fue co-liderado por Julie Hlavacek-Larrondo de la Université de Montréal y Roland Timmerman del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, en el Reino Unido.
Los investigadores analizaron datos del telescopio de radio Low Frequency Array (LOFAR), una vasta red de más de 100,000 antenas pequeñas que se extienden por ocho países europeos. Al estudiar un cúmulo de galaxias llamado SpARCS1049, detectaron una señal de radio difusa y tenue. Esta señal no provenía de galaxias individuales, sino de una vasta región del espacio llena de partículas de alta energía y campos magnéticos.
Este resplandor, que se extiende por más de un millón de años luz, es una señal reveladora de un mini-halo, una estructura que los astrónomos solo han podido observar en el universo cercano hasta ahora.
“Es como si hubiéramos descubierto un vasto océano cósmico, donde los cúmulos de galaxias están constantemente inmersos en partículas de alta energía”, afirmó Hlavacek-Larrondo.
Timmerman agregó: “Es asombroso encontrar una señal de radio tan fuerte a esta distancia. Significa que estas partículas energéticas y los procesos que las generan han estado moldeando cúmulos de galaxias durante casi toda la historia del universo”.
Posibles explicaciones del fenómeno
Existen dos explicaciones probables detrás de la formación del mini-halo.
La primera sugiere que hay agujeros negros supermasivos en el corazón de las galaxias dentro de un cúmulo, que pueden expulsar corrientes de partículas de alta energía al espacio. Sin embargo, los astrónomos aún intentan comprender cómo estas partículas podrían migrar lejos del agujero negro para crear una nube tan gigantesca de partículas, mientras mantienen gran parte de su energía.
La segunda explicación involucra colisiones de partículas cósmicas. Esto ocurre cuando partículas cargadas dentro del plasma caliente del cúmulo de galaxias colisionan a velocidades cercanas a la luz, desintegrándose en partículas altamente energéticas que pueden ser observadas desde la Tierra.
Este nuevo descubrimiento proporciona una rara visión de cómo eran los cúmulos de galaxias justo después de formarse, según los astrónomos. No solo muestra que los cúmulos de galaxias han estado infundidos con estas partículas de alta energía durante miles de millones de años más de lo que se pensaba anteriormente, sino que también permite a los astrónomos estudiar el origen de estas partículas.
Esto sugiere que los agujeros negros y/o las colisiones de partículas de alta energía han estado enriqueciendo el entorno de los cúmulos de galaxias mucho antes de lo esperado, manteniéndolos energizados durante miles de millones de años.
Con el desarrollo de nuevos telescopios, como el Square Kilometer Array (SKA), los científicos podrán detectar señales aún más tenues y explorar más a fondo el papel de los campos magnéticos, rayos cósmicos y procesos energéticos en la formación del universo.
“Estamos apenas arañando la superficie de cuán energético fue realmente el universo temprano”, dijo Hlavacek-Larrondo. “Este descubrimiento nos brinda una nueva ventana sobre cómo los cúmulos de galaxias crecen y evolucionan, impulsados tanto por agujeros negros como por la física de partículas energéticas”.
