Astrónomos de la Universidad de Montreal (Canadá) han descubierto una enorme nube de partículas energéticas -un 'mini halo'- que rodea uno de los cúmulos de galaxias más distantes jamás observados, lo que marca un gran paso adelante en la comprensión de las fuerzas ocultas que dan forma al cosmos. El trabajo está disponible en 'The Astrophysical Journal Letters'.

Los hallazgos muestran que incluso en el universo temprano, los cúmulos de galaxias ya estaban formados por procesos energéticos. El equipo internacional de investigadores detrás del descubrimiento fue codirigido por Julie Hlavacek-Larrondo de la Universidad de Montreal y Roland Timmerman del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, en el Reino Unido.

Este minihalo está formado por partículas cargadas y altamente energéticas en el vacío entre las galaxias de un cúmulo, que juntas emanan ondas de radio que pueden detectarse desde la Tierra.

Los investigadores analizaron datos del radiotelescopio LOFAR (Low Frequency Array), una vasta red de más de 100.000 pequeñas antenas que abarca ocho países europeos. Al estudiar un cúmulo de galaxias llamado SpARCS1049, detectaron una débil y extensa señal de radio. Descubrieron que no provenía de galaxias individuales, sino de una vasta región del espacio llena de partículas de alta energía y campos magnéticos.

Con una extensión de más de un millón de años luz, este resplandor difuso es un indicio de un minihalo, una estructura que, hasta ahora, los astrónomos solo han podido observar en el universo cercano. "Es como si hubiéramos descubierto un vasto océano cósmico, donde cúmulos de galaxias enteros están constantemente inmersos en partículas de alta energía", apunta Hlavacek-Larrondo.

Timmerman añade: "Es asombroso encontrar una señal de radio tan potente a esta distancia. Significa que estas partículas energéticas y los procesos que las crean han estado dando forma a los cúmulos de galaxias durante casi toda la historia del universo".

Hay dos explicaciones posibles detrás de la formación del mini-halo.: Una de ellas es que existen 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, manteniendo al mismo tiempo gran parte de su energía.

La segunda explicación son las colisiones de partículas cósmicas. Esto ocurre cuando partículas cargadas dentro del plasma caliente del cúmulo de galaxias colisionan a velocidades cercanas a la de la luz, desintegrándose en partículas altamente energéticas que pueden observarse desde la Tierra.

Este nuevo descubrimiento proporciona una visión poco común de cómo eran los cúmulos de galaxias justo después de formarse, dicen los astrónomos.

Esto no sólo demuestra que los cúmulos de galaxias han estado impregnados de estas partículas de alta energía durante miles de millones de años más de lo que se sabía anteriormente, sino que también permite a los astrónomos estudiar de dónde provienen estas partículas de alta energía.

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 débiles y explorar más a fondo el papel de los campos magnéticos, los rayos cósmicos y los procesos energéticos en la configuración del Universo, dicen los astrónomos.

"Apenas estamos arañando la superficie de la energía que realmente tenía el Universo primitivo", finaliza Hlavacek-Larrondo. Este descubrimiento nos abre una nueva perspectiva sobre cómo crecen y evolucionan los cúmulos de galaxias, impulsados tanto por los agujeros negros como por la física de partículas de alta energía.