Tussen clusters van sterrenstelsels bevinden zich ‘bruggen’ die bestaan uit enkele sterrenstelsels en ijl gas. Voor het eerst hebben sterrenkundigen een gloed van radiostraling waargenomen van een van die bruggen. De straling is zwak, maar toch vele malen sterker dan wat verwacht werd op grond van de huidige modellen.
Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste gravitationeel gebonden structuren in het universum. Ze bestaan uit honderden tot duizenden sterrenstelsels die op dezelfde manier samenklonteren als sterren in een sterrenstelsel, zoals de Melkweg.
Die clusters zijn onderling verbonden met slierten of ‘bruggen’ van gas met daarin enkele sterrenstelsels. Deze draderige structuur met clusters op de knooppunten, vormt het ‘kosmische web’. Het strekt zich uit over het hele universum.
Onverwachte radiostraling
De structuur van het kosmische web is al vaker waargenomen. De sterrenstelsels erin zijn bijvoorbeeld te zien met optische telescopen. Maar er was nog nooit radiostraling van een brug tussen clusters waargenomen. Tot nu. ‘Dankzij de nieuwe radiotelescoop LOFAR, die gedeeltelijk in het noorden van Nederland staat, hebben we deze straling gevonden’, zegt Reinout van Weeren van de Universiteit Leiden.
Deze straling is afkomstig van een brug tussen de clusters Abell 399 en Abell 401 die elkaar aan het naderen zijn. Over ongeveer een miljard jaar smelten ze samen.
De radiostraling is afkomstig uit het ijle gas dat zich in de brug tussen twee clusters bevindt. Het wordt uitgezonden door deeltjes (elektronen) in dat gas die bijna met de lichtsnelheid rondzoeven in aanwezige magneetvelden. De waargenomen radiostraling toont dus aan dat in de brug snelle deeltjes en magneetvelden aanwezig zijn.
‘Dat we deze radiostraling meten is enigszins onverwacht’, zegt Van Weeren. De straling is zwak, maar toch veel helderder dan wat was verwacht op basis van modellen. ‘Dat betekent dat we niet helemaal begrijpen wat er gebeurt.’ Er blijken bijvoorbeeld meer snelle deeltjes te zijn dan de onderzoekers hadden verwacht. Ook is het onduidelijk waarom de magneetvelden in de brug sterker zijn dan wat werd voorspeld.
Zwarte gaten en schokgolven
Een verklaring hebben de onderzoekers nog niet, maar er zijn wel een paar ideeën. Het is bijvoorbeeld bekend dat bij zwarte gaten in het midden van sterrenstelsels deeltjes tot hoge snelheden opgejaagd worden. Mogelijk komen de snelle deeltjes in de bruggen daarvandaan. Die deeltjes zouden vervolgens een wisselwerking kunnen hebben met aanwezige magneetvelden die daardoor sterker worden. Schokgolven in het aanwezige gas kunnen de boel nog verder versterken.
‘Maar dit zijn allemaal nog suggesties’, zegt Van Weeren. ‘We gaan nu eerst kijken waar de radiostraling en magneetvelden zich precies bevinden.’ Daarna zal er met theoretische modellen en simulaties gezocht worden naar een verklaring.
De brug tussen Abell 399 en Abell 401 is de eerste waar sterrenkundigen uitgebreid met LOFAR naar kijken. Waarschijnlijk zijn er meer bruggen die radiostraling uitzenden, maar zijn die niet eerder waargenomen omdat telescopen niet gevoelig genoeg waren.