Astronomen hebben een kosmische een-twee-stoot ontdekt die nog nooit eerder is gezien. Twee van de krachtigste verschijnselen in het heelal, een superzwaar zwart gat, en de botsing van gigantische clusters van sterrenstelsels, hebben gecombineerd om een ​​verbazingwekkende kosmische deeltjesversneller te creëren.

Door gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory te combineren, de Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in India, de Karl G. Jansky Very Large Array van de NSF, en andere telescopen, onderzoekers hebben ontdekt wat er gebeurt als materie die wordt uitgestoten door een gigantisch zwart gat, wordt meegesleurd in de samensmelting van twee enorme clusters van melkwegstelsels.

"We hebben elk van deze spectaculaire fenomenen op veel plaatsen afzonderlijk gezien, " zei Reinout van Weeren van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge, Massa., die de studie leidde die in het eerste nummer van het tijdschrift verschijnt? Natuurastronomie . "Dit is de eerste keer, echter, dat we ze duidelijk met elkaar verbonden hebben gezien in hetzelfde systeem."

Deze kosmische dubbele klap wordt gevonden in een paar botsende melkwegclusters genaamd Abell 3411 en Abell 3412, op ongeveer twee miljard lichtjaar van de aarde. De twee clusters zijn beide zeer massief, elk met een gewicht van ongeveer een quadriljoen - of een miljoen miljard - keer de massa van de zon.

Het komeetvormige uiterlijk van de röntgenstralen die door Chandra zijn gedetecteerd, wordt geproduceerd door heet gas van de ene cluster dat door het hete gas van de andere cluster ploegt. Optische gegevens van het Keck Observatorium en de Japanse Subaru-telescoop, zowel op Mauna Kea, Hawaii, de sterrenstelsels in elke cluster gedetecteerd.

Eerst, ten minste één draaiende, superzwaar zwart gat in een van de clusters van sterrenstelsels produceerde een roterende, strak gewikkelde magnetische trechter. De krachtige elektromagnetische velden die met deze structuur zijn geassocieerd, hebben een deel van het instromende gas versneld weg van de nabijheid van het zwarte gat in de vorm van een energetisch, hogesnelheidsstraal.

Vervolgens, deze versnelde deeltjes in de jet werden opnieuw versneld toen ze kolossale schokgolven tegenkwamen - kosmische versies van sonische knallen gegenereerd door supersonische vliegtuigen - geproduceerd door de botsing van de enorme gaswolken geassocieerd met de melkwegclusters.

"Het is bijna alsof je een raket in een lage baan om de aarde lanceert en vervolgens uit het zonnestelsel wordt geschoten door een tweede raketontploffing, " zei co-auteur Felipe Andrade-Santos, ook van het CfA. "Deze deeltjes behoren tot de meest energetische deeltjes die in het heelal zijn waargenomen, dankzij de dubbele injectie van energie."

Deze ontdekking lost een al lang bestaand mysterie op in clusteronderzoek van sterrenstelsels over de oorsprong van prachtige wervelingen van radio-emissie die zich uitstrekken over miljoenen lichtjaren, gedetecteerd in Abell 3411 en Abell 3412 met de GMRT.

Het team stelde vast dat terwijl de schokgolven honderden miljoenen jaren door het cluster reizen, de dubbel versnelde deeltjes produceren gigantische wervelingen van radio-emissie.

"Dit resultaat laat zien dat een opmerkelijke combinatie van krachtige gebeurtenissen deze deeltjesversnellingsfabrieken genereert, die de grootste en machtigste in het heelal zijn, " zei co-auteur William Dawson van het Lawrence Livermore National Lab in Livermore, Calif. "Het is een beetje poëtisch dat er een combinatie van 's werelds grootste observatoria voor nodig was om dit te begrijpen."

Deze resultaten werden gepresenteerd op de 229e bijeenkomst van de American Astronomical Society-bijeenkomst in Grapevine, TX. NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, beheert het Chandra-programma voor NASA's Science Mission Directorate in Washington. Het Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, bestuurt Chandra's wetenschappelijke en vliegoperaties.