Astronomen die de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) van de National Science Foundation gebruiken, hebben nieuwe details ontdekt die hen helpen het mysterie te ontcijferen van hoe gigantische radio-emitterende structuren worden gevormd in het centrum van een cluster van sterrenstelsels.

De wetenschappers bestudeerden een cluster van duizenden sterrenstelsels op meer dan 250 miljoen lichtjaar van de aarde, noemde de Perseus-cluster naar het sterrenbeeld waarin het voorkomt. Ingebed in het centrum, de Perseus-cluster herbergt een pool van supersnelle deeltjes die radiogolven uitzenden, het creëren van een radiostructuur die bekend staat als een 'mini-halo'. Er zijn mini-halo's gevonden in ongeveer 30 clusters van sterrenstelsels, maar de halo in de Perseus-cluster is de grootste bekende, ongeveer 1,3 miljoen lichtjaar in diameter, of 10 keer zo groot als ons Melkwegstelsel.

De afmetingen van de mini-halo's hebben astronomen een puzzel gepresenteerd. Terwijl de deeltjes zich van het centrum van de cluster verwijderen, ze moeten vertragen en stoppen met het uitzenden van radiogolven lang voordat ze de waargenomen afstanden hebben bereikt, volgens theorie.

"Op grote afstanden van het centrale sterrenstelsel, we verwachten niet dat we deze halo's kunnen zien, zei Marie-Lou Gendron-Marsolais, van de Universiteit van Montréal. "Echter, we zien ze wel en we willen weten waarom, " voegde ze eraan toe.

De astronomen maakten gebruik van de verbeterde mogelijkheden van de VLA om nieuwe beelden van de Perseus-cluster te maken die zowel gevoeliger waren voor zwakkere radio-emissies als een hogere resolutie gaven dan eerdere radio-waarnemingen.

"De nieuwe VLA-afbeeldingen boden een ongekend beeld van de mini-halo door een veelvoud aan nieuwe structuren erin te onthullen, " zei Julie Hlavacek-Larrondo, ook van de Universiteit van Montreal. "Deze structuren vertellen ons dat de oorsprong van de radio-emissie niet zo eenvoudig is als we dachten, " ze zei.

De nieuwe details geven aan dat de radio-emissie van de halo wordt veroorzaakt door complexe mechanismen die in het cluster variëren. Zoals eerder getheoretiseerd, sommige radiostraling wordt veroorzaakt doordat deeltjes opnieuw worden versneld wanneer kleine groepen sterrenstelsels in botsing komen met de cluster en de deeltjes een zwaartekrachtstoot geven. In aanvulling, echter, de wetenschappers denken nu dat de radio-emissie ook wordt veroorzaakt door de krachtige deeltjesstralen die worden gegenereerd door het superzware zwarte gat in de kern van de centrale melkweg die een extra "kick" van energie aan de deeltjes geven.

"Dit zou helpen bij het verklaren van de rijke verscheidenheid aan complexe structuren die we zien, ' zei Gendron-Marsolais.

"De hoogwaardige beelden die de opgewaardeerde VLA kan produceren, zullen ons helpen nieuwe inzichten te krijgen in deze mini-halo's in onze zoektocht naar hun oorsprong, " zei Hlavacek-Larrondo. De VLA, gebouwd in de jaren 70, was uitgerust met geheel nieuwe elektronica om het naar de technologische stand van de techniek te brengen door een tien jaar durend project dat in 2012 werd voltooid.