LOFAR ontdekt mini-halo in het jonge heelal
Astronomen hebben met de LOFAR-radiotelescoop een enorme wolk van energetische deeltjes – een “mini-halo” – gevonden rond een van de verste clusters van sterrenstelsels die ooit zijn waargenomen. Dit is een belangrijke stap voorwaarts in het begrijpen van de verborgen krachten die het heelal vormgeven.
De mini-halo bevindt zich op een zo grote afstand dat het licht er 10 miljard jaar over doet om de Aarde te bereiken. Daarmee is het de verste ooit gevonden halo – een verdubbeling van het vorige record. De mini-halo toont aan dat complete clusters van sterrenstelsels, een van de grootste structuren in het heelal, gedurende het grootste deel van hun bestaan ondergedompeld zijn geweest in hoogenergetische deeltjes.
Zo’n mini-halo bestaat uit hoogenergetische geladen deeltjes in het vacuüm tussen sterrenstelsels in een cluster, die samen radiogolven uitzenden die we vanaf de Aarde kunnen waarnemen. Deze nieuwste ontdekking toont aan dat clusters van sterrenstelsels zelfs in het vroege heelal al gevormd werden door energetische processen.
Het internationale team van onderzoekers achter de ontdekking stond onder leiding van Dr. Julie Hlavacek-Larrondo van de Université de Montréal in Canada en Dr. Roland Timmerman van de Durham University in het Verenigd Koninkrijk. De onderzoekers analyseerden gegevens van de Low Frequency Array (LOFAR) radiotelescoop – een enorm netwerk van meer dan 100.000 kleine antennes verspreid over acht Europese landen.
Tijdens hun onderzoek naar een cluster van sterrenstelsels genaamd SpARCS1049 ontdekten de onderzoekers een zwak, wijdverspreid radiosignaal. Ze ontdekten dat het niet afkomstig was van individuele sterrenstelsels, maar van een enorm gebied in de ruimte vol hoogenergetische deeltjes en magnetische velden.
Deze diffuse gloed, die zich uitstrekt over een miljoen lichtjaar, is een duidelijk teken van een mini-halo – een structuur die astronomen tot nu toe alleen in het nabije heelal konden waarnemen. Dr. Hlavacek-Larrondo zei: “Het is alsof we een enorme kosmische oceaan hebben ontdekt, waar complete clusters van sterrenstelsels constant ondergedompeld zijn in hoogenergetische deeltjes.”
Dr. Timmerman van het Centre for Extragalactic Astronomy van de Universiteit van Durham zei: “Het is verbazingwekkend om zo’n sterk radiosignaal op deze afstand te vinden – het betekent dat deze energetische deeltjes en de processen die ze creëren, al bijna de hele geschiedenis van het heelal vorm hebben gegeven aan clusters van sterrenstelsels.”
Er zijn twee waarschijnlijke verklaringen voor de vorming van de mini-halo. Eén daarvan zijn superzware zwarte gaten die zich in het hart van sterrenstelsels binnen een cluster bevinden en stromen hoogenergetische deeltjes die ruimte in kunnen stoten. Astronomen proberen echter nog steeds te begrijpen hoe deze deeltjes van het zwarte gat weg kunnen migreren om zo’n gigantische deeltjeswolk te creëren, terwijl ze zoveel van hun energie behouden.
De tweede verklaring zijn botsingen van kosmische deeltjes. Dit gebeurt wanneer geladen deeltjes in het hete plasma van de cluster van sterrenstelsels botsen met bijna de lichtsnelheid en uiteenvallen in de hoogenergetische deeltjes die we waarnemen. Deze nieuwe ontdekking geeft ons een zeldzame blik op hoe clusters van sterrenstelsels eruit zagen vlak na hun ontstaan.
Het toont niet alleen aan dat clusters van sterrenstelsels al miljarden jaren langer dan voorheen met deze hoogenergetische deeltjes zijn doordrenkt, maar stelt astronomen ook in stata te bestuderen waar deze hoogenergetische deeltjes vandaan komen.
Het suggereert dat zwarte gaten en/of botsingen van sterrenstelsels veel eerder dan verwacht hebben verrijkt, waardoor ze miljarden jaren van energie zijn voorzien.
Met toekomstige telescopen zoals de Square Kilometer Array (SKA) zullen wetenschappers nog zwakkere signalen kunnen detecteren en de rol van magnetische velden, kosmische straling en energetische processen in de vorming van het heelal verder kunnen onderzoeken.
Dr. Hlavacek-Larrondo voegde eraan toe: ”We staan nog maar aan het begin van hoe energiek het vroege heelal werkelijk was. Deze ontdekking geeft ons een nieuw inzicht in hoe clusters van sterrenstelsels groeien en evolueren, aangestuurd door zowel zwarte gaten als de fysica van hoogenergetische deeltjes.”
De bevindingen zijn geaccepteerd voor publicatie in Astrophysical Journal Letters en de pre-printversie van het artikel is hier te vinden.
Eerste publicatie: 29 juni 2025
Bron: ASTRON & anderen
