Een team van Clemson University College of Science-onderzoekers, in samenwerking met internationale collega's, heeft de eerste definitieve detectie gemeld van een relativistische jet die uit twee botsende sterrenstelsels tevoorschijn komt - in wezen, het eerste fotografische bewijs dat samensmeltende sterrenstelsels stralen van geladen deeltjes kunnen produceren die met bijna de lichtsnelheid reizen.

Verder, wetenschappers hadden eerder ontdekt dat deze jets te vinden waren in elliptisch gevormde sterrenstelsels, die kan worden gevormd door het samensmelten van twee spiraalstelsels. Nutsvoorzieningen, ze hebben een afbeelding van de vorming van een straaljager van twee jongere, spiraalvormige sterrenstelsels.

"Voor de eerste keer, we hebben twee spiraal- of schijfvormige sterrenstelsels gevonden op pad voor een botsing die een ontluikende, babyjet die net zijn leven is begonnen in het centrum van een van de sterrenstelsels, " zei Vaidehi Paliya, een voormalig Clemson postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur van de bevindingen gerapporteerd in de Astrofysisch tijdschrift op 7 april 2020.

Het artikel is getiteld "TXS 2116-077:een relativistische straaljager die gammastraling uitzendt, gehost in een samensmelting van sterrenstelsels." Naast Paliya, die nu bij de Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY) in Duitsland zit, de andere Clemson-auteurs zijn universitair hoofddocent Marco Ajello, professor Dieter Hartmann, en adjunct-professor Stefano Marchesi van de afdeling natuurkunde en sterrenkunde.

Het feit dat de jet zo jong is, stelde de onderzoekers in staat om zijn gastheer duidelijk te zien.

Volgens Ajello, anderen hebben al vele malen galactische botsingen in beeld gebracht. Maar hij en zijn collega's zijn de eersten die twee sterrenstelsels hebben vastgelegd die samensmelten waar een volledig gevormde jet op ons gericht is - zij het een heel jonge, en dus nog niet helder genoeg om ons te verblinden.

"Typisch, een jet straalt licht uit dat zo krachtig is dat we de melkweg erachter niet kunnen zien, " zei Marchesi. "Het is alsof je naar een object probeert te kijken en iemand richt een felle zaklamp in je ogen. Het enige wat je kunt zien is de zaklamp. Deze straal is minder krachtig, dus we kunnen de melkweg zien waar het is geboren."

Jets zijn de krachtigste astrofysische verschijnselen in het universum. Ze kunnen in één seconde meer energie het heelal in zenden dan onze zon in zijn hele leven zal produceren. Die energie is in de vorm van straling, zoals intense radiogolven, Röntgenstralen, en gammastraling.

"Jets zijn de beste versnellers in het universum - veel beter dan de superbotsers die we op aarde hebben, " zei Hartmann, verwijzend naar versnellers die worden gebruikt in hoge-energiefysica-studies.

Jets werden verondersteld te zijn geboren uit oudere, elliptisch gevormde sterrenstelsels met een actieve galactische kern (AGN), dat is een superzwaar zwart gat dat zich in het centrum bevindt. Als referentiepunt, wetenschappers geloven dat alle sterrenstelsels centraal gelegen superzware zwarte gaten hebben, maar het zijn niet allemaal AGN's. Bijvoorbeeld, Het massieve zwarte gat van onze Melkweg is inactief.

Wetenschappers theoretiseren dat de AGN's groter worden door zwaartekracht aan te trekken van gas en stof via een proces dat accretie wordt genoemd. Maar niet al deze materie komt terecht in het zwarte gat. Een deel van de deeltjes wordt versneld en naar buiten gespoten in smalle stralen in de vorm van jets.

"Het is moeilijk om gas uit de melkweg te verwijderen en het zijn centrum te laten bereiken, " legde Ajello uit. "Je hebt iets nodig om de melkweg een beetje te schudden om het gas daar te krijgen. Het samensmelten of botsen van sterrenstelsels is de gemakkelijkste manier om het gas te verplaatsen, en als er genoeg gas beweegt, dan zal het superzware zwarte gat extreem helder worden en mogelijk een jet ontwikkelen."

Ajello gelooft dat de afbeelding van het team de twee sterrenstelsels heeft vastgelegd, een Seyfert 1-sterrenstelsel bekend als TXS 2116-077 en een ander sterrenstelsel met vergelijkbare massa, omdat ze voor de tweede keer met elkaar in botsing kwamen vanwege de hoeveelheid gas die op de afbeelding te zien is.

"Eventueel, al het gas zal de ruimte in worden verdreven, en zonder benzine een melkwegstelsel kan geen sterren meer vormen, " zei Ajello. "Zonder gas, het zwarte gat zal uitschakelen en de melkweg zal sluimeren."

Miljarden jaren vanaf nu, onze eigen Melkweg zal versmelten met het nabijgelegen Andromeda-sterrenstelsel.

"Wetenschappers hebben gedetailleerde numerieke simulaties uitgevoerd en voorspeld dat deze gebeurtenis uiteindelijk kan leiden tot de vorming van één gigantisch elliptisch sterrenstelsel, " zei Paliya. "Afhankelijk van de fysieke omstandigheden, het kan een relativistische jet herbergen, maar dat is in de verre toekomst."

Het team legde de foto vast met een van de grootste landtelescopen ter wereld, de Subaru 8,2-meter optische infraroodtelescoop op een bergtop in Hawaï. Vervolgens voerden ze waarnemingen uit met de Gran Telescopio Canarias en William Herschel Telescope op het eiland La Palma voor de kust van Spanje, evenals met NASA's Chandra X-Ray Observatory-ruimtetelescoop.