Nieuwe waarnemingen en simulaties laten zien dat jets van hoogenergetische deeltjes die worden uitgezonden door het centrale massieve zwarte gat in het helderste sterrenstelsel in clusters van sterrenstelsels, kunnen worden gebruikt om de structuur van onzichtbare magnetische velden tussen clusters in kaart te brengen. Deze bevindingen bieden astronomen een nieuw hulpmiddel voor het onderzoeken van voorheen onontgonnen aspecten van clusters van sterrenstelsels.

Naarmate clusters van sterrenstelsels groeien door botsingen met omringende materie, ze creëren boegschokken en ontwaken in hun verdunde plasma. De plasmabeweging die door deze activiteiten wordt veroorzaakt, kan magnetische lagen binnen een cluster draperen, virtuele muren van magnetische kracht vormen. Deze magnetische lagen, echter, kunnen alleen indirect worden waargenomen als er iets met hen in wisselwerking staat. Omdat het eenvoudigweg moeilijk is om dergelijke interacties te identificeren, de aard van intra-cluster magnetische velden blijft slecht begrepen. Een nieuwe benadering om magnetische lagen in kaart te brengen/karakteriseren is zeer gewenst.

Een internationaal team van astronomen, waaronder Haruka Sakemi, een afgestudeerde student aan de Kyushu University (nu een research fellow bij de National Astronomical Observatory of Japan-NAOJ), gebruikte de MeerKAT-radiotelescoop in de noordelijke Karoo-woestijn van Zuid-Afrika om een ​​helder sterrenstelsel te observeren in de samensmeltende melkwegcluster Abell 3376, bekend als MRC 0600-399. Gelegen op meer dan 600 miljoen lichtjaar afstand in de richting van het sterrenbeeld Columba, Van MRC 0600-399 is bekend dat het ongebruikelijke jetstructuren heeft die tot hoeken van 90 graden zijn gebogen. Eerdere röntgenwaarnemingen onthulden dat MRC 0600-399 de kern is van een subcluster die de hoofdcluster van sterrenstelsels binnendringt, wat wijst op de aanwezigheid van sterke magnetische lagen op de grens tussen de hoofd- en subclusters. Deze eigenschappen maken MRC 0600-399 een ideaal laboratorium om interacties tussen jets en sterke magnetische lagen te onderzoeken.

De MeerKAT-waarnemingen onthulden ongekende details van de jets, meest opvallend, vage 'dubbele zeis'-structuur die zich in de tegenovergestelde richting van de buigpunten uitstrekt en een "T" -vorm creëert. Deze nieuwe details laten zien dat, als een stroom water die tegen een ruit botst, dit is een zeer chaotische botsing. Specifieke computersimulaties zijn nodig om de waargenomen jetmorfologie en mogelijke magnetische veldconfiguraties te verklaren.

Takumi Ohmura, een afgestudeerde student aan de Kyushu University (nu een research fellow aan de University of Tokyo's Institute for Cosmic-Ray Research-ICRR), van het team voerde simulaties uit op NAOJ's supercomputer ATERUI II, de krachtigste computer ter wereld gewijd aan astronomische berekeningen. De simulaties gingen uit van een boogachtig sterk magnetisch veld, het negeren van rommelige details zoals turbulentie en de beweging van de melkweg. Dit eenvoudige model sluit goed aan bij de waarnemingen, wat aangeeft dat het magnetische patroon dat in de simulatie wordt gebruikt, de werkelijke magnetische veldintensiteit en structuur rond MRC 0600-399 weerspiegelt. Belangrijker, het toont aan dat de simulaties met succes de onderliggende fysica kunnen weergeven, zodat ze op andere objecten kunnen worden gebruikt om complexere magnetische veldstructuren in clusters van sterrenstelsels te karakteriseren. Dit biedt astronomen een nieuwe manier om het gemagnetiseerde heelal te begrijpen en een hulpmiddel om de gegevens van hogere kwaliteit van toekomstige radio-observatoria zoals de SKA (de Square Kilometre Array) te analyseren.

Deze resultaten verschenen als Chibueze, Sakemi, Ohmura, et. al. "Gebogen jets van magnetische velden in de melkwegcluster Abell 3376" in Natuur op 6 mei, 2021.