Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Francesco de Gasperin (Universiteit Leiden) heeft een onverwacht verschijnsel waargenomen in een samensmeltende cluster van sterrenstelsels. De astronomen ontdekten een gasstaart van een sterrenstelsel die eerst langzaam uitdooft, maar daarna weer opleeft. Het is nog onduidelijk waar de energie voor het opleven vandaan komt. De onderzoekers publiceren hun bevindingen in Science Advances.
De astronomen onderzochten Abell 1033. Dat is een cluster die bestaat uit twee kleinere clusters die aan het samensmelten zijn. Abell 1033 bevindt zich in het noordelijke sterrenbeeld Kleine Leeuw (dichtbij Grote Beer). Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste structuren in het heelal. Ze kunnen honderden tot duizenden sterrenstelsels vergelijkbaar met onze Melkweg bevatten. Grote clusters vormen zich als kleinere clusters samensmelten.
De astronomen zagen dat een individueel sterrenstelsel in Abell 1033 een staart van gas had achtergelaten terwijl het door de cluster reisde. Zo'n staart heeft, op astronomische schaal, wel wat weg van de gekleurde rook achter een stuntvliegtuigje.
De sterrenkundigen hadden verwacht dat gasstrepen bij een sterrenstelsel, net als bij een stuntvliegtuig, langzaam uitdoven en uiteindelijk verdwijnen. De verbazing bij de astronomen was dan ook groot toen ze het uiteinde van de gasstaart juist zagen oplichten.
"Dit was totaal onverwacht", zegt Francesco de Gasperin, eerste auteur van het onderzoek dat verschijnt in Science Advances. "Omdat deze wolken bestaan uit elektronen, zouden ze hun energie langzaam maar zeker moeten uitstralen en verliezen. Maar hier zagen we in de staart, die zo'n honderd miljoen jaar ouder is dan de kop, helder gloeiende elektronen."
Een precieze verklaring voor het fenomeen is er nog niet. Het lijkt erop dat de opleving plaatsvindt in de buurt van het centrum van de cluster van sterrenstelsels. De Gasperin: "Op de een of andere manier moet een deel van de energie die vrijkomt bij het samensmelten, overgedragen zijn op de elektronenwolk. Die wolk is daardoor nieuw leven ingeblazen of 'verjongd' zoals wij het in onze wetenschappelijke publicatie zeggen."
Het onderzoek aan samensmeltende clusters van sterrenstelsels is ingewikkeld omdat de astronomen slechts een momentopname zien van het miljarden jaren durende proces. Daarnaast zijn voor het onderzoek telescopen nodig die signalen met extreem lage frequenties kunnen ontvangen.
De onderzoekers combineerden gegevens van de Indiase Giant Metrewave Radio Telescope en van LOFAR, de Low Frequency Array. LOFAR is ontworpen en gebouwd door het Nederlandse onderzoeksinstituut ASTRON. De telescoop bestaat uit duizenden gekoppelde antennes verspreid over acht landen. Het hart van LOFAR staat in Drenthe.
"We voelen ons ontdekkingsreizigers die onontgonnen gebied, of in dit geval, onontgonnen frequenties, betreden", zegt De Gasperin. "Dit is de eerste stap. We beginnen nu de complexiteit van clusters van sterrenstelsels te begrijpen en we ontdekken nu pas wat zich schuilhoudt op lage frequenties."
Artikel
Gentle re-energisation of electrons in merging galaxy clusters. Door: F. de Gasperin, H.T. Intema, T.W. Shimwell, G. Brunetti, M. Brüggen, T.A. Enßlin, R.J. van Weeren, A. Bonafede, H.J.A. Röttgering. In: Science Advances (open access).
English version of this news release
Astronomische vliegtuigstrepen doven niet uit, maar lichten op
