Nieuwe observaties en simulaties laten zien dat de jets die van twee kanten uit superzware zwarte gaten schieten, de structuur bloot kunnen leggen van de onzichtbare magnetische velden tussen clusters van sterrenstelsels. Deze ontdekking biedt astronomen een nieuw hulpmiddel om onderzoek te doen naar voorheen onontgonnen aspecten van clusters. Publicatie in Nature op 5 mei.
Clusters van sterrenstelsels worden steeds zwaarder door botsingen met omringende materie, die zorgen voor boogschokken in het ijle plasma tussen de sterrenstelsels in—het intra-cluster medium. De beweging van het plasma zorgt voor magnetische lagen in het medium, een soort virtuele muren van magnetische kracht. Maar die kunnen we alleen zien als ze een wisselwerking vertonen met iets. Omdat dit erg moeilijk is waar te nemen, begrijpen we nog maar weinig van de natuurkunde achter intra-cluster magnetische velden. Een nieuwe manier om de magnetische lagen in kaart te brengen komt dus goed van pas.
jet-structuren
Een internationaal team van astronomen, waaronder Hiroki Akamatsu van SRON, heeft met de Zuid-Afrikaanse MeerKAT-radiotelescoop een helder sterrenstelsel bestudeerd in het samensmeltende cluster Abell 3376, genaamd MRC 0600-399. Dit sterrenstelsel staat bekend om zijn ongebruikelijke jet-structuren, die gebogen staan onder hoeken van 90 graden. Eerdere röntgenwaarnemingen lieten al zien dat MRC 0600-399 de kern is van een subcluster dat een grotere cluster van sterrenstelsels doorboort, en dat er sterke magnetische lagen aanwezig zijn op de grens tussen het grote cluster en de subclusters. Deze aspecten maken MRC 0600-399 een ideaal laboratorium om de wisselwerking te bestuderen tussen jets en magnetische lagen.
dubbele zeis
De MeerKAT-waarnemingen tonen de jets in ongekend detail, met als meest in het oog springend een “dubbele zeis”-structuur (Double-scythe) die zich uitstrekt in een T-vorm in de tegenovergestelde richting van de buigpunten. Deze nieuwe details laten zien dat het een zeer chaotische botsing is, zoals een waterstraal op een ruit uiteenspat. Een speciaal gebouwde computersimulatie geeft een match met een sterk magnetisch veld in de vorm van een boog (figuur rechts), nog zonder inachtneming van complicerende factoren zoals turbulentie en bewegingen van sterrenstelsels. De match betekent een proof-of-concept voor het in kaart brengen van magnetische structuren aan de hand van de vormen van de jets in een cluster. In de toekomst kunnen we dus ook simulaties gebruiken om complexere magnetische veldconfiguraties binnen clusters te karakteriseren. Het biedt astronomen een nieuwe manier om het gemagnetiseerde heelal te doorgronden en een nieuw hulpmiddel om de data van hogere kwaliteit te analyseren van toekomstige radiotelescopen zoals de Square Kilometer Array (SKA).