Op een miljard lichtjaar van ons vandaan zijn twee clusters van sterrenstelsels langzaam bezig op elkaar te botsen.Tijdens waarnemingen werd nu voor het eerst een bijzondere brug van radiogolven tussen die clusters ontdekt, als een snoer tussen sterrenstelsel-kralen.
Deze radiobrug is meer dan negen miljoen lichtjaar lang en volgt het spoor van een van de filamenten in het zogenaamde kosmische web, de structuur die het universum op de grootste schaal vermoedelijk heeft.
Astronomen waren al in staat om de enorme concentraties van sterrenstelsels en sterrenstelselclusters te zien die de knooppunten vormen in dit kosmische net, maar het waarnemen van de draden tussen de sterrenstelsels was niet eenvoudig. Een nieuwe opname, waarop een stroom van plasma te zien is tussen de sterrenstelselclusters Abell 0399 en Abell 0401 is de eerste waarneming hiervan.
“Er is nog nooit eerder radio-emissie tussen clusters waargenomen,” vertelt Federica Govoni van het Italiaanse Istituto Nazionale di Astrofisica, die de waarneming onlangs bekendmaakte in het vakbladScience. Maar nu de eerste waarneming een feit is, kan die vondst astronomen helpen om meer inzicht te krijgen in de grootste schaal van het universum.
Donkere draden
Gedacht wordt dat de kosmos bestaat uit een web, met grote leegtes tussen onregelmatige, kronkelige draden van sterrenstelsels en enorme opeenhopingen van sterrenstelsels op de plaatsen waar die draden bijeenkomen. Tot nu toe deden astronomen vooral waarnemingen naar de kralen in dit kosmische web, de clusters. Die reusachtige klonten van sterrenstelsels, soms wel duizenden bij elkaar, worden bijeengehouden door de zwaartekracht.
De sterrenstelselclusters, vol hete gassen, dichte donkere materie en fel stralende sterren, zijn in het hele elektromagnetische spectrum zichtbaar. Dit houdt in dat astronomen hun kenmerken kunnen waarnemen in de golflengten van zichtbaar licht, maar ook die van infrarode straling, röntgen- en gammastraling en radiogolven. Er waren al zeldzame halo's van radiogolven gezien in de kernen van sommige clusters, waaronder Abell 0399 en Abell 0401.
In de ruimte tussen die clusters, ook wel het intergalactisch medium genoemd, is het zo goed als leeg en zeer donker. Dat maakt het zeer lastig om iets te zien, zeker op zo'n enorme afstand. Het dichtstbijzijnde grote cluster van sterrenstelsels, afgezien van onze eigen Lokale Groep van sterrenstelsels en het naburige Virgocluster, ligt zo'n 65 miljoen jaar van ons verwijderd.
Toch besloten Govoni en haar collega's onlangs om de ruimte tussen Abell 0399 en Abell 0401 nader te bekijken. De observatiesatelliet Planck observatory ontdekte eerder al iets wat leek op een snoer materie tussen de twee ‘kralen’. Govoni vertelt dat die waarneming haar nieuwsgierigheid wekte en dat ze zich daardoor afvroeg of magnetische velden zich misschien ook buiten de clusters zelf uitstrekten.
Opengaande deuren
De twee clusters staan op het punt om in elkaar op te gaan. Ze zijn ongeveer 9,8 miljoen lichtjaar van elkaar verwijderd, maar zullen onvermijdelijk op elkaar botsen waarna ze een nog groter supercluster zullen vormen. Voorlopig zorgen ze echter voor verstoringen en onrust in de intergalactische ruimte; ze slingeren schokgolven, magnetische veldlijnen en deeltjes in de lege ruimte tussen hen in.
Govoni en haar collega's konden juist die verstoringen waarnemen, met behulp van een Europees netwerk van radiotelescopen genaamd Low-Frequency Array oftewel LOFAR.
LOFAR pikte radiogolven op die werden uitgezonden door elektronen die bijna de snelheid van het licht hadden. Deze golven, ook wel synchrotronstraling genoemd, ontstaan door elektronen die op hoge snelheid rond magnetische velden cirkelen. Het is waarschijnlijk dat dergelijke radiobruggen regelmatig voorkomen in het kosmische web, maar die zijn niet waar te nemen door hedendaagse telescopen, aldus Govoni.
“Het signaal dat in dit onderzoek werd waargenomen is een factor die tot honderd keer helderder is dan wat theoretisch wordt voorspeld voor de straling van het synchrotronweb,” stelt astronoom Tracy Clarke van het U.S. Naval Research Laboratory. "Dat komt waarschijnlijk doordat de straling in dit gebied tussen botsende clusters wordt versterkt.”
De brug, die een enorme afstand overspant, roept nu vragen op over hoe het mogelijk is dat er in zo'n groot gebied sprake kan zijn van synchrotronstraling, gezien het feit dat wetenschappers zelfs nog niet weten hoe elektronen steeds kunnen versnellen tot bijna de snelheid van het licht over zulke afstanden.
“Dit opent nieuwe deuren om onderzoek te gaan doen naar zaken als de verdeling van deeltjes in de filamenten, de kracht - en mogelijk ook de herkomst - van magnetische velden, en het proces van versnellen dan wel vertragen dat zich afspeelt in de filamenten,” aldus Clarke.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
