利用十萬個天線組成的陣列，科學家們在深空探測到一種奇特的輝光，它正在發射微弱的射電信號。

在宇宙的一個遙遠角落，研究人員發現了一個由高能粒子構成的巨大云團 —— 一個“微型暈”（mini-halo），它環繞著一個年輕的星系團。這個星系團形成于宇宙大爆炸僅僅40億年之后。

這是迄今為止觀測到的同類結構中最遙遠的一個，它正在改寫我們對星系團如何演化的理解。“這就像我們發現了一片浩瀚的宇宙海洋，整個星系團都持續沉浸在高能粒子之中，”研究人員之一哈拉維切克-拉隆多（Hlavacek-Larrondo）說道。

此前，天文學家認為如此強大的粒子活動只發生在宇宙歷史的后期。然而，這個橫跨百萬光年的微弱射電信號證明，即使是最早期的星系團也充滿了活躍的高能過程。

這一發現可能重塑我們關于黑洞、宇宙碰撞以及其他數十億年來驅動宇宙演化的隱藏力量的理論。

發現百億光年外的暈

微型暈是存在于星系團內星系之間的巨大高能粒子云。這些帶電且速度極快的粒子在太空中運動時會發出微弱的無線電波。然而，探測到這種暈極其困難，尤其是在遙遠的宇宙中。

天體距離越遠，其信號就越微弱。在此項研究之前，天文學家無法在數十億光年之外發現這類結構。但得益于一個名為低頻陣列（LOFAR）的強大新工具，科學家們此次探測到了一個位于100億光年外的暈。

LOFAR是一個巨大的射電望遠鏡陣列，由分布在歐洲八個國家的10萬個天線組成。研究人員用它來研究名為SpARCS1049的星系團。這個星系團距離如此之遠，以至于我們今天看到它的光線，是在宇宙年齡還不到當前三分之一時就開始了旅程。

當研究人員梳理LOFAR傳回的數據時，他們注意到了一些異常 —— 星系團周圍存在一個微弱但廣泛分布的射電信號。重要的是，這種輝光并非來自星系本身。相反，它似乎來自星系之間廣闊的空間，并且符合一個大小相當于銀河系十倍的微型暈的特征。

然而，這些暈粒子從何而來？

研究人員認為有兩種可能的答案。一種可能是星系團中心星系的超大質量黑洞正在猛烈噴射出高能粒子流。然而，這些粒子如何傳播得如此之遠，并能在如此巨大的距離上保持能量，目前尚不清楚。

另一種解釋是，星系團內部熾熱氣體中的粒子在以接近光速的速度不斷相互碰撞，在此過程中產生了能量更高的粒子。無論如何，有一點很清楚：這些高能粒子存在并影響星系團的時間，比我們之前認為的早了數十億年。

“在如此遙遠的距離上發現如此強烈的射電信號令人震驚。這意味著這些高能粒子以及產生它們的過程，幾乎在整個宇宙歷史中都在塑造著星系團，”研究人員之一羅蘭·蒂默曼（Roland Timmerman）說。

我們才剛剛觸及表面

這一發現讓科學家得以罕見地窺見早期宇宙的景象，并表明像黑洞和粒子碰撞這樣的強大力量，從一開始就在影響著星系團。

然而，許多問題依然存在。黑洞究竟是如何將能量如此廣泛地傳播開來的？這些粒子如何在數十億年間保持能量？磁場在其中又扮演了什么角色？這些謎題有待未來像平方公里陣列（SKA）這樣的望遠鏡來幫助解答。

SKA一旦建成運行（它將擁有超過13.1萬個天線），其靈敏度將遠超LOFAR，并可能揭示更多隱藏在遙遠宇宙中的微型暈。就目前而言，當前的研究有力地暗示，早期宇宙遠比我們想象的更加充滿能量和活力。

“對于早期宇宙到底有多么充滿能量，我們才剛剛觸及表面。這一發現為我們了解星系團如何在黑洞和高能粒子物理的共同驅動下成長和演化，打開了一扇新的窗口，”哈拉維切克-拉隆多說道。

該研究已發表在《天體物理學雜志通訊》上。

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