20 mei 2024

Leidse astronomen vinden grootste radiostelsel ooit

Een team onder leiding van de Leidse promovendus Martijn Oei heeft bij toeval een radiostelsel ontdekt van minstens 16 miljoen lichtjaar lang. Het sterrenstelsel, vergelijkbaar met honderd Melkwegen op een rij, vormt de grootste structuur die tot nu toe gevonden is. De vondst trekt gangbare ideeën over de groei van radiostelsels in twijfel. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics.

Het enorme radiostelsel Alcyoneus is genoemd naar een mythische reus die tegen Heracles vocht om de heerschappij over de kosmos. (c) Martijn Oei et al.

In het midden van veel sterrenstelsels huist een superzwaar zwart gat, dat het ontstaan van nieuwe sterren remt en zo grote invloed uitoefent op de levensloop van het gehele stelsel. Soms gaat dat er onstuimig aan toe: het zwarte gat creëert dan twee straalstromen, die het bouwmateriaal voor babysterren met bijna de lichtsnelheid het stelsel uitslingeren. Het sterrenstof warmt daarbij zo sterk op dat het uiteenvalt in plasma en radiolicht uitstraalt. Het team van onderzoekers uit Leiden, Hertfortshire, Oxford en Parijs heeft dát licht nu opgevangen met de pan-Europese LOFAR-telescoop, waarvan het hart in Nederland staat.

Recordlengte
De foto van de twee plasmapluimen is bijzonder, want nog nooit werd zo’n grote structuur gezien die door een enkel sterrenstelsel voortgebracht is. De ontdekking toont aan dat de invloedssfeer van sommige sterrenstelsels tot ver buiten hun directe omgeving reikt. Tot hoe ver precies? Dat is moeilijk vast te stellen. Astronomische foto’s bevatten geen diepte. Daardoor kan alleen een gedeelte van de radiostelsellengte worden gemeten: een ondergrens voor de totale lengte dus. Maar zelfs die ondergrens, van ruim 16 miljoen lichtjaar, is gigantisch, en te vergelijken met een honderdtal Melkwegen op een rij.

Zichtbaar met het blote radio-oog
Omdat de aarde geen bijzondere plek in het heelal inneemt, is het niet te verwachten dat zo’n grootste sterrenstelselstructuur bij ons in de achtertuin staat. En inderdaad: de radioreus is wel drie miljard lichtjaar van ons verwijderd. Ondanks die duizelingwekkende afstand lijkt de reus bijna even groot als de maan aan de hemel. Dat was al een aanwijzing dat de structuur een recordlengte moest hebben. Dat de radio-ogen van de LOFAR-telescoop de reus nu pas opmerken, heeft te maken met het feit dat de pluimen relatief lichtzwak zijn. Door een verzameling bestaande beelden zo te bewerken dat subtiele patronen beter zichtbaar werden, slaagden de onderzoekers erin de reus te ontdekken.

De gigant Alcyoneus
De onderzoekers hebben de reusachtige structuur Alcyoneus genoemd, naar de zoon van Ouranos, de Griekse oergod van de hemel. Deze mythologische Alcyoneus was een gigant die tegen Heracles en andere Olympiërs vocht om de heerschappij over de kosmos. In het wereldberoemde Pergamonaltaar in Berlijn is een beeltenis van deze Alcyoneus uitgehakt.

Schimmendans
Alcyoneus’ pluimen geven mogelijk informatie prijs over de nog grotendeels ongrijpbare filamenten van het kosmische web. Het kosmische web is een andere naam voor het hedendaagse heelal, dat lijkt op een netwerk van draden en knooppunten die sterrenkundigen respectievelijk filamenten en clusters noemen. De sterrenstelsels in filamenten en clusters zijn goed zichtbaar, maar het detecteren van het medium tússen de sterrenstelsels is, uitzonderingen daargelaten, vooralsnog alleen in clusters gelukt.

Kan Alcyoneus daar verandering in brengen? Doordat Alcyoneus net als de Melkweg een filament bewoont, krijgen zijn pluimen in hun beweging door het medium de wind van voren. Hierdoor veranderen de pluimen langzaam van koers en vorm: ze voeren een dans uit met een onzichtbare partner. Al langer werd geopperd dat de vorm van en druk in de pluimen van radiostelsels in verband zou kunnen staan met filamenteigenschappen, maar nog nooit werd een stelsel gevonden waarbij die connectie zo aannemelijk is als bij Alcyoneus. De pluimen van Alcyoneus zijn namelijk zo groot en ijl dat ze zich relatief makkelijk laten kneden door het omliggende medium.

Zwarte gaten zijn kosmische steunpilaren
Het kosmische web behoudt zijn vorm doordat de samentrekkende werking van de zwaartekracht wordt gecompenseerd door de warmtedruk van het medium in de filamenten en clusters. In de afgelopen decennia is duidelijk geworden dat het gloeiende sterrenstof dat straalstromen uit sterrenstelsels leiden, het web op temperatuur houdt. Op deze manier helpen de centrale zwarte gaten in sterrenstelsels mee om de groteschaalstructuur van het heelal te stutten. Dat is bijzonder, want zwarte gaten zijn erg klein ten opzichte van filamenten of clusters.

Geheimzinnige oorsprong
Waar Alcyoneus zijn recordgrootte aan te danken heeft, blijft vooralsnog een mysterie. De wetenschappers dachten eerst aan een bij uitstek massief zwart gat, een omvangrijke sterpopulatie (en dus veel sterrenstof), of buitengewoon krachtige straalstromen. Opvallend genoeg blijkt Alcyoneus op al die vlakken juist ondergemiddeld ten opzichte van zijn kleinere zusjes en broertjes. Het team gaat daarom de komende tijd onderzoeken of de omgeving van radiostelsels reuzengroei kan verklaren.

Wetenschappelijk artikel
The discovery of a radio galaxy of at least 5 Mpc. Door: Martijn S.S.L. Oei, Reinout J. van Weeren, Martin J. Hardcastle, Andrea Botteon, Tim W. Shimwell, Pratik Dabhade, Aivin R.D.J.G.I.B. Gast, Huub J.A. Röttgering, Marcus Brüggen, Cyril Tasse, Wendy L. Williams, Aleksandar Shulevski. Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics.
Preprint: arxiv.org/abs/2202.05427

Bron: Astronomie.nl.

Share

Comments

  1. Niet onlogisch dat radiostelsels op elkaar lijken, zelfs “sterk”.

Speak Your Mind

*