Een Nederlands-Italiaans-Duits team van sterrenkundigen, onder wie Hiroki Akamatsu (SRON), heeft een enorme gloed van radiostraling waargenomen rond een cluster van duizenden sterrenstelsels. Ze bundelden de gegevens van duizenden LOFAR-antennes die achttien nachten waren gericht op een gebied ter grootte van vier volle manen. Het is voor het eerst dat sterrenkundigen zo lang en zo gedetailleerd van zo’n groot gebied radiostraling konden opvangen. Ze publiceren hun bevindingen op 2 november in het vakblad Science Advances. 

De sterrenkundigen bestudeerden Abell 2255. Dat is een cluster van duizenden sterrenstelsels op ongeveer een miljard lichtjaar van de aarde in de richting van het sterrenbeeld Draak. De nieuwe beelden zijn 25 keer scherper en hebben zestig keer minder ruis dan beelden die met een voorloper van LOFAR waren gemaakt. Het team moest nieuwe technieken ontwikkelen om de grote hoeveelheid gegevens te verwerken.

Clusters van sterrenstelsels zijn de ‘dichtstbevolkte’ gebieden van het heelal. Ze bestaan uit honderden tot duizenden sterrenstelsels. Tussen de sterrenstelsels bevinden zich ijl gas van hoog-energetische deeltjes en magnetische velden. Er is weinig bekend over de herkomst van dit gas en hoe de deeltjes en de magnetische velden elkaar beïnvloeden.

‘Op basis van de nieuwe beelden en onze berekeningen, denken we dat de radiostraling bij Abell 2255 al is vrijgekomen tijdens het ontstaan van het cluster,’ zegt leider van het onderzoek Andrea Botteon (Universiteit Leiden en Università di Bologna / INAF, Italië). Hij voegt toe dat het de eerste keer is dat ze deze processen ver van het centrum van het cluster konden bestuderen. ‘In onze theorie gaan we ervan uit dat de deeltjes versnellen door de enorme turbulentie en schokken tijdens de vorming van het cluster. De bewegingen kunnen op hun beurt dan weer de magnetische velden versterken.’

In de toekomst willen de onderzoekers de LOFAR-telescopen en nog te bouwen telescopen zoals de Square Kilometer Array langere tijd richten op andere clusters van sterrenstelsels. Daarnaast willen ze gedetailleerder naar Abell 2255 kijken. Ze hopen dan bijvoorbeeld meer te weten te komen over het zogeheten kosmische web dat clusters van sterrenstelsels met elkaar verbindt.

Wetenschappelijk artikel

‘Magnetic fields and relativistic electrons fill entire galaxy cluster’, Andrea Botteon et al., Science Advances, 2 november 2022.

Beeld

Samengestelde afbeelding van het cluster van sterrenstelsels Abell 2255. Blauw zijn röntgengegevens van ROSAT. Die gaan over het hete gas tussen de sterrenstelsels. Geel en paars zijn radiogegevens van LOFAR. De paarse gloed is radio-emissie die het hele cluster omhult. De gele strepen zijn snel bewegende deeltjes in de magneetvelden van het cluster. Het achtergrondbeeld is gemaakt met de SSDS. De afbeelding is zo’n 18 miljoen bij 18 miljoen lichtjaar groot. Vanaf de aarde bestrijkt het beeld ongeveer een hemelgebied ter grootte van vier volle manen. (c) ROSAT/LOFAR/SDSS/Botteon, et al.