(Aangepaste versie van NOVA-persbericht)
Een internationaal team van onderzoekers, waaronder Aurora Simionescu (SRON / UL), heeft negen botsingen in kaart gebracht tussen clusters van sterrenstelsels. De botsingen vonden zeven miljard jaar geleden plaats en konden worden waargenomen omdat ze deeltjes versnellen tot grote snelheden. Het is voor het eerst dat botsingen van zulke verre clusters zijn bestudeerd. Publicatie in Nature Astronomy.
Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste structuren in het heelal. Ze bestaan uit soms duizenden sterrenstelsels met elk miljarden sterren. Als zulke clusters samensmelten dan versnellen de elektronen die zich ertussenin bevinden tot bijna de lichtsnelheid. Ze zenden vervolgens radiostraling uit als ze in contact komen met magneetvelden binnen de clusters.
Tot nu toe waren telescopen niet sterk genoeg om de radiostraling van botsende clusters op zeven miljard lichtjaar waar te nemen. Maar dankzij het Nederlands-Europese netwerk van aan elkaar geschakelde LOFAR-antennes en een ‘belichtingstijd’ van acht uur per cluster konden de onderzoekers voor het eerst gedetailleerde gegevens verzamelen.
Uit de gegevens blijkt onder meer dat de radiostraling veel helderder is dan gedacht. Verder blijken de magneetvelden in de verre clusters ongeveer net zo sterk als in eerder onderzochte nabije clusters. Volgens medeauteur en magneetveld-expert Gianfranco Brunetti (INAF-Bologna) was dat onverwacht: ‘We weten nog niet hoe die magneetvelden zo sterk kunnen zijn in een nog jong heelal, maar door ons onderzoek komen we wel dichter bij een oplossing. We hopen dat toekomstige waarnemingen aan verre clusters meer inzicht geven.’
Volgens de huidige theorie versnellen de deeltjes door turbulente wervelingen. Onderzoeksleider Gabriella Di Gennaro, promovenda aan de Universiteit Leiden voegt toe: ‘We denken dan ook dat de turbulentie en de wervelingen die bij de botsingen ontstaan, sterk genoeg zijn om de deeltjes ook in het jonge heelal te versnellen.’
Astronomers see collisions of galaxy clusters at seven billion lightyears
(Edition version of NOVA press release)
An international team of researchers, including Aurora Simionescu (SRON / UL) has mapped nine gigantic collisions of galaxy clusters. The collisions took place seven billion years ago and could be observed because they accelerate particles to high speeds. It is the first time that collisions of such distant clusters have been studied. Publication in Nature Astronomy.
Galaxy clusters are the largest structures in the Universe. They can consist of thousands of galaxies, each with billions of stars. When such clusters merge, the electrons between them are accelerated to almost the speed of light. The accelerated particles emit radio waves when they come into contact with magnetic fields inside the clusters.
Until now, telescopes were not powerful enough to receive radio waves from colliding clusters seven billion lightyears away. But thanks to the Dutch-European network of linked LOFAR antennas and an ‘exposure time’ of eight hours per cluster, the researchers were able to collect detailed data for the first time.
The data shows, among other things, that the radio emission is brighter than previously expected. Furthermore, the magnetic fields in the distant clusters turned out to be about as strong as in previously investigated nearby clusters. According to co-author and magnetic field expert Gianfranco Brunetti (INAF-Bologna), this was unexpected: ‘We do not yet know how these magnetic fields can be so strong in a still young Universe, yet our study provides important constraints on their origin. We expect that future observations of distant clusters will provide more insight.’
According to prevailing theories, cluster radio emission originates from electrons that are accelerated by turbulent motions. Research leader Gabriella Di Gennaro, PhD candidate at Leiden University adds: ‘We therefore think that the turbulence and vortices caused by the collisions are strong enough to accelerate particles also in a young Universe.’