Astronomen vinden de restanten van een gigantische explosie het heelal

Astronomen nemen enorme explosie in het heelal waar
De radiostraling die de ronde rand heeft geproduceerd. Afbeelding credit: röntgen: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton; Radio: NCRA/TIFR/GMRT; Infrarood: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

Astronomen hebben bewijs gevonden van de grootste energie uitbarsting ooit waargenomen. De aanwijzingen voor deze oude explosie zijn gevonden in de vorm van een gigantische bubbel van oude radiogolven.

Astronomen onderzochten de Ophiuchus cluster van sterrenstelsels. Als je de sterrenhemel in röntgenlicht bekijkt dan is dit de op een na helderste cluster van sterrenstelsels die we aan de sterrenhemel kunnen zien. Het centrale gebied van deze cluster vertoont een apart structuur: een ronde hoek die is te vergelijken met een beet uit een koekje. Toen astronomen afbeeldingen van dit gedeelte in radiogolven bestudeerden en het vergeleken met de röntgenopnames realiseerden ze zich dat ze naar de restanten van een gigantische uitbarsting leken die in het centrum van een actief sterrenstelsel heeft plaatsgevonden.

Het ontdekkingsverhaal begint met een onderzoek van de Ophiuchus cluster uit 2016 dat gebruik maakte van data van de Chandra röntgentelescoop. Deze astronomen bestudeerden hoe het plasma in het centrum van de cluster afkoelt en ze vonden een merkwaardige ronde vorm aan de rand van de kern. Ze overwogen dat dit het resultaat van de een of andere gigantische explosie zou kunnen zijn maar uiteindelijk kozen ze voor minder fantasierijke verklaringen zoals de beweging van gas dat afkomstig was van het samensmelten van clusters van sterrenstelsels.

Een potentieel enorme explosie trok de aandacht van een ander team astronomen. Dit team zocht in de gegevens van radiostraling op lage frequenties naar bewijs van resterende deeltjes van een dergelijke explosie. Ze ontdekten dit bewijs in een nieuw onderzoek dat met de Murchison Widefield Array in Australië was uitgevoerd. Maar ook in oudere waarnemingen die uitgevoerd waren met de Giant Metrewave Radio Telescope in India en de Very Large Array in de Verenigde Staten werd gezocht. Dit onderzoek werd onlangs in The Astrophysical Journal gepubliceerd.

De gecombineerde gegevens laten overduidelijk zien dat de uitgestrekte radiostraling over de hoek van röntgenstraling past als een hand in een handschoen. De astronomen bekeken een enorm gebied in het plasma van de cluster van sterrenstelsels dat door hoogenergetische elektronen die radiostraling uitzenden, was uitgesneden. Deze holte, zoals de astronomen het noemen, moet door een ondenkbaar grote uitbarsting van energie zijn ontstaan. Astronomen hebben dergelijke bubbels eerder waargenomen maar dan bevinden deze bubbels zich meestal in het centrum van de cluster van sterrenstelsels en niet aan de rand.

De uitbarsting die deze rond rand heeft veroorzaakt moet minstens vijf keer groter zijn geweest dan voorheen waargenomen bubbels. En de energie van deze radiogolven, de telescopen die in dit onderzoek werden gebruik nemen voornamelijk radiogolven op lage frequenties waar, suggereert dat de explosie een heel oud is. Astronomen schatten dat de uitbarsting honderden miljoenen jaren geleden heeft plaatsgevonden. De radiogolven op hogere frequenties die ook tijdens die explosie zijn vrijgekomen zijn al lang geleden uitgedoofd en dus niet meer waar te nemen.

Wat zou een dergelijke explosie hebben kunnen veroorzaakt? Mogelijk was het een grote uitbarsting van een superzwaar zwart gat in het centrum van een actief sterrenstelsel.

Er zijn nog steeds onbeantwoorde vragen. Speelde deze explosie een rol in de evolutie van het plasma in de kern van de cluster? Waarom is er maar een bubbel? Uitbarstingen als deze veroorzaken typisch twee symmetrische bubbels. Misschien moet er op lagere radiofrequenties worden zocht naar antwoorden.

De astronomen die in eerste instantie de optie van een enorme explosie afwezen zijn blij dat bewezen is dat ze er naast zaten. De waarnemingen die in het nieuwe onderzoek zorgen voor het ondersteunende bewijs waren in 2016 nog niet beschikbaar.

Artikel: Discovery of a giant radio fossil in the Ophiuchus galaxy cluster, S. Giacintucci, M. Markevitch, M. Johnston-Hollitt, D. R. Wik, Q. H. S. Wang, T. E. Clarke

 

Eerste publicatie: 29 februari 2020
Bron: ESA en anderen