P E R S B E R I C H T
Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Leiden, 23 september 2010
Astronomen ontdekken gigantische botsing tussen clusters van sterrenstelsels
Leidse astronomen hebben een enorme botsing tussen twee clusters van
sterrenstelsels ontdekt. In de waarnemingen, onder andere gedaan met de
Westerbork radiotelescoop in Drenthe, vonden zij een gigantische schokgolf
met een lengte van wel 100 keer die van onze eigen Melkweg. In dit gebied
worden deeltjes versneld tot zeer hoge energieën. De waarnemingen van de
schokgolf leveren voor het eerst direct bewijs voor een meer dan 30 jaar
oude theorie die verklaart hoe dit proces in zijn werk gaat. De bevestiging
van deze theorie is van cruciaal belang voor het begrijpen hoe clusters van
sterrenstelsels ontstaan. De resultaten worden binnenkort gepubliceerd in
het wetenschappelijke tijdschrift Science.
In een recente waarneming met de Westerbork-telescoop, van het Nederlands
instituut voor radiosterrenkunde ASTRON, ontdekten de sterrenkundigen een
enorme boog van radiostraling rond een relatief onbekende cluster van
sterrenstelsels genaamd CIZAJ2242.8+5301. "Toen we deze boogvormige
structuur voor het eerst zagen wisten we direct dat we iets bijzonders
hadden gevonden", zegt Prof. Huub Röttgering. Nieuwe waarnemingen met de
Westerbork-telescoop en andere grote radiotelescopen in de Verenigde Staten
en India leverden een nog nauwkeuriger beeld van de radiostraling rond de
cluster. Deze waarnemingen laten zien dat de boog zich uitstrekt over de
enorme afstand van 6 miljoen lichtjaar. "De boog van radiostraling is zo
helder dat deze eigenlijk veel eerder ontdekt had kunnen worden", aldus
mede-onderzoeker Reinout van Weeren. "Uit nadere bestudering van meer dan 15
jaar oude kaarten van de noordelijke radio-hemel bleek dat het object al te
zien was. Maar tot nu toe was deze boog niemand opgevallen."
Clusters van sterrenstelsels behoren tot de grootste structuren in het
heelal. Behalve sterrenstelsels bevatten clusters ook een enorme hoeveelheid
ijl en heet gas. De clusters ontstaan doordat kleinere clusters vaak botsen
en vervolgens samensmelten tot grotere clusters. Tijdens zulke botsingen
worden schokgolven geproduceerd in het ijle gas. Een meer dan 30 jaar oude
theorie voorspelt dat in deze schokgolven deeltjes tot zeer hoge energie
versneld kunnen worden. Volgens de theorie wordt tijdens dit proces ook
radiostraling geproduceerd die zichtbaar zou moeten zijn voor
radiotelescopen op aarde. Astronomen hadden al eerder radiostraling van een
paar clusters van sterrenstelsels ontdekt, maar die was tot nu toe altijd
vrij onregelmatig. "Hoewel we wisten dat deze radiostraling te maken had met
schokgolven in het ijle gas van de cluster, was het nooit precies duidelijk
hoe deze straling nu precies ontstond", aldus Van Weeren.
Twee Duitse astronomen, die ook deel uitmaken van het onderzoeksteam, zijn
gespecialiseerd in grote simulaties op supercomputers. Zij lieten eerder al
zien dat botsingen tussen clusters over het algemeen vrij complex zijn.
Alleen in het uitzonderlijke geval van een frontale botsing worden
boogvormige schokgolven geproduceerd. "Dit is ongeveer te vergelijken met de
rimpels in een wateroppervlak wanneer je er een steen in gooit", legt
co-auteur Marcus Brüggen uit. "Door de simulaties op supercomputers en de 30
jaar oude theorie te combineren kun je precies voorspellen welke
eigenschappen de radiostraling heeft die ontstaat in de schokgolven. Het
bijzondere is dat de ontdekte boogvormige radio-structuur precies aan deze
voorspellingen beantwoordt. De radiostraling is op geen enkele andere manier
te verklaren en geeft een unieke methode om het vormingsproces van clusters
te bestuderen."
De ontdekking levert ook een verklaring voor de oorsprong van de meest
hoogenergetische straling die vanuit de kosmos de aarde bereikt. "Tot nu toe
was het onduidelijk waar de meest energetische deeltjes vandaan kwamen.
Sommige deeltjes hebben een energie die meer dan een miljoen maal hoger is
dan de meest krachtige deeltjesversneller op aarde, de LHC van CERN, kan
bereiken", zegt co-auteur Matthias Hoeft. In ons eigen melkwegstelsel zijn
namelijk geen gebieden bekend die deeltjes met deze extreme energieën kunnen
produceren. De waarnemingen laten nu zien dat deze deeltjes afkomstig kunnen
zijn van de schokgolven in clusters.
Waarnemingen met de Europese satelliet XMM-Newton staan gepland voor
december van dit jaar. XMM-Newton zal de röntgenstraling waarnemen die de
botsende clusters uitzenden. "Dit moet een beter beeld geven van het ijle
gas in de botsende clusters en de schokgolven daarin", zegt Röttgering. "We
verwachten dat er vele honderden botsende clusters met radiostraling zijn,
maar tot nu toe is er slechts een handvol bekend." Dit zou simpel verklaard
kunnen worden door het feit dat de radiostraling bij andere botsingen gewoon
te zwak is. "De net door ASTRON in gebruik genomen telescoop LOFAR, de
grootste en gevoeligste radiotelescoop ter wereld, zou deze bronnen wel
moeten kunnen opsporen", zegt Van Weeren. "We kijken daarom met spanning uit
naar de eerste diepe waarnemingen."
Beeld:
Afbeelding 1: De cluster van sterrenstelsels CIZAJ2242.8+5301. Rood geeft de
radiostraling aan van de schokgolven, waargenomen met de Giant Metrewave
Radio Telescoop in India. Blauw laat de röntgenstraling van het hete gas in
zien, waargenomen met de ROSAT-satelliet. Credit: R. J. van Weeren,
Sterrewacht Leiden
Afbeelding 2: Schematische weergave van de twee schokgolven. Credit: R. J.
van Weeren, Sterrewacht Leiden
Opgemaakt persbericht op www.astronomie.nl/ en www.strw.leidenuniv.nl
|