17 juni 2019

Kosmische aurora verlicht de verbinding tussen twee clusters van sterrenstelsels

Voor het eerst is een stroom van magnetische velden en relativistische elektronen geïdentificeerd langs een filament die de clusters van sterrenstelsels Abell 0399 en Abell 0401 met elkaar verbindt. Dankzij de gegevens die door de Low Frequency Array (LOFAR) radiotelescoop zijn verzameld, was het voor het eerst mogelijk om dit fenomeen op radiogolflengte te ontdekken en te meten. De studie werd vandaag gepubliceerd in Science.

Samengestelde afbeelding van de twee sterrenstelselclusters Abell 0399 en Abell 0401. Het systeem bevindt zich op ongeveer 1 miljard lichtjaar van de aarde terwijl de twee sterrenstelsels ongeveer 10 miljoen lichtjaar van elkaar afstaan. De kernen van de twee sterrenstelsels zijn doordrongen van een plasma van hoge temperatuur dat in de röntgenstralen uitzendt (rode tonen). Bovendien vertonen waarnemingen in de microgolven een zwak filament van materie dat de twee clusters verbindt (gele tonen). Het laagfrequente beeld in de radiogolven (blauwe tonen) onthult verschillende heldere afzonderlijke bronnen die zijn gekoppeld aan individuele sterrenstelsels en twee diffuse radiocellen naar de centra van de twee clusters van sterrenstelsels. Een opvallende richel van radio-emissie is zichtbaar langs het filament tussen Abell 0399 en Abell 0401 en onthult de aanwezigheid van een enorm magnetisch veld dat wordt verlicht door een populatie van hoogenergetische elektronen. Credits: DSS (optisch), XMM-Newton (X-stralen), PLANCK-satelliet (y-parameter), F. Govoni et al. 2019, Wetenschap (radio). Afbeelding door M. Murgia, INAF.

In het universum wordt materie gedistribueerd langs een zogenaamd ‘kosmisch web’ bestaande uit draderige, filamentaire structuren, waarvan op de kruising zich enorme concentraties van duizenden sterrenstelsels vormen, bekend als ‘clusters’. Clusters van sterrenstelsels kunnen worden beschouwd als de grootste door zwaartekracht gebonden structuren in het universum. Tot nu toe was een magnetisch veld in de filamenten die de clusters verbinden nooit eerder waargenomen. Waarnemingen met radiotelescopen hebben eerder wel een ‘halo’ van radiostraling geobserveerd in de centrale gebieden van sommige clusters, wat het bestaan van een magnetisch veld bevestigde.

Ondanks dat ze immens zijn, zijn filamenten van het kosmische web extreem ijl en moeilijk te detecteren. “De unieke gevoeligheid voor het detecteren van uitgebreide emissie onderzocht door LOFAR is de sleutel om voor de eerste keer deze ‘kosmische aurora’ in intergalactische filamenten te onthullen.” zegt Emanuela Orrù van ASTRON, het Nederlands Instituut voor Radioastronomie.

“Inzicht in de aard van deze radio-emissie en de impact ervan op de evolutie van de grote structuren in het heelal is een open uitdaging voor astrofysici. We zijn erg blij dat dankzij LOFAR we de aanwezigheid van magnetische velden met intensiteiten zo laag als honderden nanoGauss op kosmologische schaal kunnen afleiden.” zegt Marco Iacobelli van ASTRON.

De internationale LOFAR-telescoop bestaat uit een Europees netwerk van radioantennes die met elkaar verbonden zijn door een snel glasvezelnetwerk dat zich uitstrekt over zeven landen. LOFAR is ontworpen, gebouwd en wordt nu beheerd door ASTRON (Nederlands instituut voor radioastronomie), met Exloo (Drenthe) als kernlocatie. LOFAR werkt door de signalen van meer dan 100.000 afzonderlijke dipoolantennes met elkaar te combineren. Krachtige computers verwerken de radiosignalen op zodanig wijze dat het lijkt of hij een 1900 kilometer grote ‘schotel’ vormt. Op lage frequentie is LOFAR ongeëvenaard als het op gevoeligheid en resolutie (d.w.z. het vermogen om detailrijke beelden te maken) aankomt.

Deze studie werd gecoördineerd door Federica Govoni van het National Institute for Astrophysics (INAF) uit Cagliari. Onder de deelnemers in Nederland waren Emanuela Orrù en Marco Iacobelli van ASTRON, Huub Röttgering en Reinout van Weeren van de Universiteit Leiden, Michael Wise van het Nederlands Instituut voor Ruimte-onderzoek (SRON) en onderzoekers van verschillende Europese instituten (in Italië, Duitsland, Frankrijk, Zwitserland, Zweden, Engeland). Bron: ASTRON.

Reacties

  1. Robert Heijd zegt

    Interessante ontdekking! Viel me op dat de sterrenstelsels zo ver weg zijn. Voor het bestuderen van deze filamenten zouden ze in onze buurt toch wat beter te observeren zijn?

    • Het gaat hier niet om de interactie tussen twee sterrenstelsels, maar tussen twee clusters van sterrenstelsels.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: