Wissenschaftler*innen untersuchen Galaxienhaufen, um nachzuvollziehen, wie sich das Universum verändert hat. Diese Haufen besitzen manchmal Radio-Halos – schwache Signale schnell bewegter Teilchen. Bislang wurden sie nur in älteren, nahegelegenen Haufen gefunden.
Jetzt haben Astronom*innen eine riesige Wolke hochenergetischer Teilchen entdeckt, die einen jungen Galaxienhaufen in knapp 10 Milliarden Lichtjahren Entfernung umgibt. Diese Wolke, ein sogenannter „Mini-Halo“, umschließt den Haufen SpARCS1049+56 und ist das bisher fernste Exemplar seiner Art. Der Fund eröffnet einen seltenen Blick in das frühe Universum – in eine Zeit, als Galaxienhaufen erst zu entstehen begannen.
Über eine Million Lichtjahre hinweg
Trotz des Namens „Mini-Halo“ erstreckt sich die Wolke über mehr als eine Million Lichtjahre. Sie sendet starke Radiowellen aus, die mit LOFAR – einem Netzwerk aus Radioantennen in acht europäischen Ländern – aufgefangen wurden. Das Signal war zwar schwach, aber eindeutig und zeigt, dass diese gewaltige Wolke seit Milliarden Jahren im Radiolicht leuchtet. Diese Detailtiefe aus so großer Entfernung hilft Forschenden, besser zu verstehen, wie sich Galaxienhaufen in ihren frühen Phasen verhalten haben.
Zu energiereich für herkömmliche Theorien
Die Entdeckung überraschte die Fachwelt, weil man bislang glaubte, dass so große und aktive Halos so früh im Universum nicht existierten. Zuvor waren solche Halos nur in älteren, reiferen Haufen bekannt.
Nun scheint es, als hätten diese hochenergetischen Strukturen Galaxienhaufen fast von Anfang an begleitet. Das zwingt Forschende dazu, neu zu überdenken, wie schnell sich Magnetfelder und energiereiche Teilchen im All bilden können.
Woher stammt die Energie?
Eine Theorie besagt, dass ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum des Haufens Jets geladener Teilchen ins All geschleudert hat. Eine andere Idee sieht Turbulenzen durch verschmelzende Galaxien im Haufen als Antrieb. Wie es den Teilchen gelingt, über eine so große Fläche aktiv zu bleiben, ohne ihre Energie zu verlieren, können aktuelle Modelle jedoch noch nicht erklären.
Was die Zukunft bringen könnte
Neue Radioteleskope wie das Square Kilometre Array, das derzeit in Südafrika und Australien entsteht, werden Forschenden bald ermöglichen, noch tiefer und weiter zu blicken. Diese Instrumente sollen weitere dieser uralten Halos aufspüren und aufklären, was das frühe Universum geprägt hat.
