The large cosmic web structure of matter has once again revealed a bit more of itself to researchers. Against expectations, it appears that the filament between the two big clusters of galaxies Abell 399 and Abell 401 is more like a flat pancake than a cylindrical thread. A sudden temperature transition also seems to indicate the ‘edge’ of this flat connection. Researcher Hiroki Akamatsu of SRON Netherlands Institute for Space Research discovered this with fellow researchers in observations made by the Japanese X-ray satellite Suzaku.

Stars, with or without planets, are located in galaxies like our own Milky Way. In turn, these galaxies are often located close to each other in gigantic clusters of galaxies. These clusters are the hubs and bulges in the large cosmic web of matter. However, scientists think that about half the matter that exists according to calculations is hidden in the thin ‘cobweb’, in other words in the warm-hot intergalactic medium (WHIM).

The WHIM is very diffuse and difficult to render visible. A step forwards was made when it was discovered that the map of the residual radiation from the Big Bang made by the Planck telescope also contained a vague impression of clusters of galaxies in the cosmic web. The WHIM already starts to become denser between two clusters that are on course to collide with each other, which results in energy being released. In such pairs of clusters, you might be able to observe WHIM using X-ray telescopes, which is what Suzaku did between Abell 399 and Abell 401. Whereas the Planck researchers still assumed a cylindrical bridge between these clusters, the Suzaku observation points towards a bridge with a shape more similar to a flat disc.

Based on models, researchers think that shockwaves arise in a certain phase during the collision of clusters, due to matter between the clusters being compressed, and that these shockwaves move outwards from the bridge. According to Akamatsu and his fellow researchers, a temperature transition in the pancake between Abell 399 and Abell 401 might indicate the edge of such a shockwave. The researchers will publish their new findings in the renowned Journal Astronomy & Astrophysics.

This study demonstrates that collisions between clusters give rise to many interesting processes. Future observations with new telescopes such as XARM and ATHENA will enable us to understand how the largest structures in the universe develop.

https://arxiv.org/abs/1704.05843

Platte ‘pannenkoek’ verbindt twee clusters melkwegstelsels

De grote kosmische web-structuur van materie heeft weer een beetje meer van zichzelf aan wetenschappers laten zien. Zo lijkt het filament tussen de grote clusters van melkwegstelsels Abell 399 en Abell 401 tegen de verwachting in eigenlijk eerder op een platte pannenkoek dan op een cilindervormige draad. Ook lijkt een plotselinge temperatuurovergang te wijzen op de ‘rand’ van deze platte verbinding. Dat ontdekte onderzoeker Hiroki Akamatsu van SRON Netherlands Institute for Space Research met collega-onderzoekers in waarnemingen van de Japanse röntgensatelliet Suzaku.

Sterren, al of niet met planeten, bevinden zich in melkwegstelsels zoals bijvoorbeeld onze eigen Melkweg. Op hun beurt zitten melkwegstelsels weer vaak bij elkaar in enorme clusters van melkwegstelsels. Deze clusters zijn knooppunten en verdikkingen in het grote kosmische web van materie. Maar ongeveer de helft van de bekende materie die er volgens berekeningen bestaat, zit een beetje verstopt in het dunnere ‘spinrag’, oftewel in het warm-hot intergalactic medium (WHIM), denken wetenschappers.

Het WHIM is heel diffuus en moeilijk zichtbaar te krijgen. Een stap vooruit is gemaakt toen bleek dat een kaart van de reststraling van de oerknal die de Planck-telescoop maakte, ook een vage afdruk van clusters van melkwegstelsels in het kosmische web bevatte.

Tussen twee clusters die ooit gaan botsen, begint het WHIM alweer wat dichter te worden, waarbij energie vrijkomt. In paren van clusters die op dat punt staan, zou je met röntgentelescopen dus misschien WHIM kunnen zien, zoals Suzaki inderdaad kon tussen Abell 399 en Abell 401. Waar de Planck-wetenschappers nog uitgingen van een cilindervormige brug tussen deze clusters, wijst de Suzaku-waarneming erop dat de brug meer de vorm van een afgeplatte ronde schijf heeft.

Wetenschappers denken op basis van modellen dat er bij het botsen van clusters, als gevolg van samendrukken van materie tussen de clusters, in een bepaalde fase schokgolven ontstaan vanuit de brug naar buiten toe. Een temperatuurovergang in de platte pannenkoek tussen Abell 399 en Abell 401 wijst mogelijk op de rand van zo’n schokgolf, denken Akamatsu en zijn mede-onderzoekers. Zij mogen hun nieuwe bevindingen publiceren in het gerenommeerde vaktijdschrift Astronomy & Astrophysics.

Deze studie toont aan dat botsingen tussen clusters een veelheid aan interessante processen opleveren. Toekomstige waarnemingen met nieuwe telescopen zoals XARM en Athena zullen ons doen begrijpen hoe de grootste structuren in het heelal zich ontwikkelen.

https://arxiv.org/abs/1704.05843