Na dużej mapie wszechświata tętniące życiem gromady galaktyk połączone są długimi autostradami plazmy, krążącymi po pustkowiu pustej przestrzeni. Te drogi międzyprzestrzenne są znane jako włókna i mogą rozciągać się przez setki milionów lat świetlnych, zamieszkane tylko przez kurz, gaz i ruchliwe elektrony, jadące bardzo blisko uniwersalnego ograniczenia prędkości.
Nawet gdy poruszają się z prędkością bliską światła, cząstki powinny być w stanie ułamek drogi w dół jednego z tych filamentów przed wyczerpaniem soku i rozpadem. Jednak zespół astronomów patrolujących włókno między dwoma powoli zderzającymi się gromadami galaktyk odkrył strumień elektronów, który nie przestrzega tych zasad ruchu drogowego. W gazowym filtrze między gromadami galaktyk Abell 0399 i Abell 0401 naukowcy wykryli ogromny most emisji fal radiowych, powstały w wyniku naładowanych cząstek śmigających po drodze o długości 10 milionów lat świetlnych o wiele dłużej niż powinno. fizycznie możliwe.
Źródłem tego kosmicznego naruszenia ruchu, według nowego badania opublikowanego 7 czerwca w czasopiśmie Science, może być słabe, ale burzliwe pole magnetyczne rozciągające się od jednej gromady galaktyki do drugiej, zapewniające tajemniczy akcelerator cząstek, który kopie elektrony 10 razy dalej niż zazwyczaj są w stanie podróżować.
Według wiodącej autorki badań, Federiki Govoni, badacza z włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki, po raz pierwszy zaobserwowano pole magnetyczne przepływające przez galaktyczne włókno, i może wymagać ponownego przemyślenia, w jaki sposób cząstki są przyspieszane na niewiarygodnie duże odległości. .
„Jest to bardzo słabe pole magnetyczne, około 1 milion razy większe niż ziemskie” - powiedział Govoni w filmie towarzyszącym badaniu. Jednak ona i jej koledzy napisali w artykule, że wciąż może być wystarczająco silny, aby emitować fale uderzeniowe zdolne do ponownego przyspieszania szybko poruszających się cząstek na niewiarygodnych długościach, gdy zwalniają - skutecznie tworząc autostradę elektronową.
Most między gigantami
Abell 0399 i Abell 0401, położone około miliarda lat świetlnych od Ziemi, sąsiadują ze sobą gromady galaktyk - grupy setek lub tysięcy galaktyk, wszystkie połączone grawitacyjnie, reprezentujące jedne z najbardziej masywnych obiektów we wszechświecie. Za kilka miliardów lat prawdopodobnie dwa duże skupiska się zderzą; na razie są oddalone od siebie o około 10 milionów lat świetlnych i są połączone wspomnianą autostradą plazmy.
W poprzednim badaniu Govoni i jej koledzy odkryli, że oba gromady wytwarzają pole magnetyczne najeżone falami radiowymi. W swojej nowej pracy badacze chcieli dowiedzieć się, czy pole to rozciąga się w przestrzeń poza granice dwóch masywnych obiektów - a w szczególności, czy może spływać po ogromnym filtrze plazmy między nimi.
Korzystając z sieci teleskopów zwanej matrycą niskiej częstotliwości (LOFAR), naukowcy zauważyli długi „grzbiet” emisji radiowych wyraźnie łączący jedną gromadę z drugą.
„Emisja ta wymaga populacji relatywistycznych elektronów i pola magnetycznego zlokalizowanego w żarniku między dwoma gromadami galaktyk” - napisali autorzy badania. Ponieważ między klastrami nie było innych oczywistych źródeł radiowych, zespół doszedł do wniosku, że grzbiet był najprawdopodobniej przedłużeniem pól magnetycznych i oddziaływaniami cząsteczek o dużej prędkości zachodzącymi wewnątrz klastrów.
Po przeprowadzeniu niektórych symulacji komputerowych zespół odkrył, że nawet stosunkowo słabe pole magnetyczne (takie jak ten) może wytworzyć fale uderzeniowe wystarczająco silne, aby ponownie przyspieszyć elektrony o dużej prędkości, które zwolniły i utrzymywały je na długości włókna. Jest to jednak tylko jedno z możliwych wyjaśnień zjawiska, które zdaniem naukowców wciąż jest dość dużą tajemnicą. Na szczęście naukowcy mają jeszcze kilka miliardów lat na rozwiązanie tego problemu.
