Een internationaal team van astrofysici onder leiding van Andrea Botteon van de Universiteit Leiden, Nederland, heeft licht geworpen op een van de meest ingewikkelde objecten van de radiohemel:de melkwegcluster Abell 2255. Dankzij de ongelooflijk gedetailleerde beelden die zijn verkregen met de Europese radiotelescoop LOFAR, de wetenschappers hebben details kunnen observeren die nog nooit eerder zijn gezien van de emissie van het cluster. De halo in Abell 2255 is niet vloeiend, maar bevat talrijke filamenten die nog niet eerder zijn gezien. Het resultaat is vandaag gepresenteerd op de virtuele jaarlijkse bijeenkomst van de European Astronomical Society (EAS) en zal worden gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

De waarnemingen met de LOFAR-radiotelescoop veranderen het beeld dat astrofysici hadden op clusters van sterrenstelsels. Ondanks hun naam, clusters zijn niet alleen samengesteld uit honderden sterrenstelsels verspreid over miljoenen lichtjaren die door de zwaartekracht aan elkaar zijn gebonden, maar bevatten ook deeltjes die bewegen met snelheden die dicht bij de lichtsnelheid liggen en die straling in de radioband kunnen uitzenden, wanneer ze interageren met het magnetische veld van de cluster. Deze radio-emissies, die zich miljoenen lichtjaren uitstrekken vanuit clustercentra en worden geproduceerd wanneer twee clusters van sterrenstelsels botsen, worden radiohalo's genoemd vanwege hun over het algemeen bolvormige en gladde uiterlijk.

De halo in Abell 2255 lijkt allesbehalve glad, Hoewel. Eerste auteur Botteon:"We ontdekten het bestaan ​​van talrijke filamenten in de halo-emissie die nog niet eerder zijn waargenomen. Dit was mogelijk dankzij LOFAR, die een gevoeligheid en hoekresolutie heeft die veel hoger zijn dan de radiotelescopen die in het verleden clusters van sterrenstelsels hebben waargenomen, en ook omdat de ontdekte filamenten het grootste deel van hun straling uitzenden in lange radiogolflengten, precies die gedetecteerd door de LOFAR-antennes."

Radiohalo's zijn nog steeds raadselachtige bronnen voor astrofysici. Een van de meest geaccepteerde hypothesen over hun oorsprong is dat ze worden gevormd door de turbulente bewegingen die worden gegenereerd in het clustergas, geactiveerd wanneer twee clusters botsen. In dit kader is de nieuwe waarnemingen kunnen waardevolle inzichten opleveren over radiohalo's.

"De door LOFAR ontdekte filamenten kunnen zich precies vormen als gevolg van deze turbulente bewegingen, " zegt Gianfranco Brunetti van INAF-Bologna (Italië) en tweede auteur van de studie. "Een andere mogelijkheid die we overwegen is dat de filamenten afkomstig zijn van de interactie tussen de sterrenstelsels, die met snelheden van vele honderden km/s binnen het cluster bewegen en het plasma dat de radio-emissie van de halo produceert."

"De draadvormige aard van de emissie toont het belang van turbulente magnetische velden, aangezien de emissiebanden waarschijnlijk de draden van magnetische velden zullen volgen, " voegt teamlid Marcus Brüggen van de Universiteit van Hamburg toe, Duitsland.

Maar er is veel meer in de LOFAR-afbeeldingen van Abell 2255, waar ook radiosignalen worden waargenomen die afkomstig zijn uit gebieden die ver van het clustercentrum liggen. Astrofysici geloven dat deze emissies schokgolven traceren die zich op grote afstanden naar buiten voortplanten en in staat zijn om energetische deeltjes te versnellen en magnetische velden te versterken. In deze perifere omgeving is de emissie van het hete intergalactische gas extreem zwak, aan de grenzen van de mogelijkheden van de huidige instrumenten die waarnemen in de röntgenstralen en van de Planck-satelliet. Daarom, radioobservaties bieden de unieke mogelijkheid om de bewegingen van materie in onontgonnen clustergebieden te onthullen.

"Om te bestuderen hoe ver de radio-emissie zich uitstrekt in het cluster, in de afgelopen maanden heeft LOFAR een nog diepere observatie gedaan van Abell 2255, ", zegt co-auteur Reinout van Weeren van de Universiteit Leiden, Nederland. "Een van de doelen is om te begrijpen of de radio-emissie ook verder reikt dan Abell 2255, het traceren van het gigantische kosmische web dat clusters van sterrenstelsels in het universum met elkaar verbindt."