Der größte Schock von Abell 3667 im Vergleich zur Milchstraße. (Francesco de Gasperin/SARAO) Vor einer Milliarde Jahren erzeugte eine absolut monströse Kollision zweier Galaxienhaufen zwei Schockwellen von absolut epischem Ausmaß.
Heute leuchten die Strukturen hell in Radiowellenlängen und sind so groß, dass sie problemlos den geschätzten Durchmesser der Milchstraße von 100.000 Lichtjahren verschlingen könnten, der sich über bis zu 6,5 Millionen Lichtjahre durch den intergalaktischen Raum erstreckt.
Mithilfe des MeerKAT-Radioteleskops in Südafrika hat ein Team von Astronomen nun die bislang detaillierteste Untersuchung dieser Radiostrukturen durchgeführt und dabei neue Einblicke in einige der massivsten Ereignisse im Universum gewonnen.
„Diese Strukturen sind voller Überraschungen und viel komplexer als wir zunächst dachten“, sagt der Astronom Francesco de Gasperin der Universität Hamburg in Deutschland und des Nationalen Instituts für Astrophysik in Italien.
„Die Stoßwellen wirken wie riesige Teilchenbeschleuniger, die Elektronen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.“ Wenn diese schnellen Elektronen ein Magnetfeld durchqueren, senden sie die Radiowellen aus, die wir sehen.
„Die Schocks werden von einem komplizierten Muster heller Filamente durchzogen, die die Position riesiger Magnetfeldlinien und die Bereiche verfolgen, in denen Elektronen beschleunigt werden.“
Die Magnetfelder des Hauptschocks. (Francesco de Gasperin/SARAO)
Galaxienhaufen sind die größten Strukturen im Universum, die durch die Schwerkraft miteinander verbunden sind. Sie können absolut gigantisch sein und Hunderte oder Tausende einzelner Galaxien enthalten. Galaxien und Galaxienhaufen wandern mit Filamente des kosmischen Netzes zu Clusterknoten, wo sie sich zusammenschließen um noch größere Cluster zu bilden.
Diese epischen Ereignisse ereignen sich mit hohen Geschwindigkeiten und erzeugen Stoßwellen im Cluster-Maßstab, die sich ebenfalls mit hohen Geschwindigkeiten durch den Weltraum ausbreiten.
Dieser spezielle Cluster namens Abell 3667 entsteht immer noch. Mindestens 550 Galaxien wurden damit in Verbindung gebracht, und die Stoßwellen breiten sich mit Geschwindigkeiten von etwa 1.500 Kilometern pro Sekunde (930 Meilen pro Sekunde) aus.
Die mit Clusterverschmelzungen verbundenen Schocks werden als Radiorelikte bezeichnet und können zur Untersuchung der Eigenschaften des intergalaktischen Raums innerhalb des Clusters, des sogenannten Intracluster-Mediums, und der Intracluster-Dynamik genutzt werden.
Abell 3667 ist mit einer Entfernung von etwa 700 Millionen Lichtjahren relativ nah an uns und zudem ziemlich massereich, was es zu einem hervorragenden Ziel für solche Sonden macht.
Beide Funkrelikte von Abell 3667. (Francesco de Gasperin/SARAO)
Da sich der Sternhaufen am Südhimmel befindet, konnten Astronomen ihn mit einem der Sternhaufen betrachten empfindlichsten Radioteleskope der Welt . MeerKAT ist ein Vorläufer und Wegbereiter dafür Quadratkilometer-Array (SKA), das derzeit in ganz Australien und Südafrika entwickelt wird, um einen beispiellosen Funkblick auf den Himmel zu ermöglichen.
WeitereKATs Beobachtungen , Und diese des Australian Square Kilometre Array Pathfinder geben uns einen Vorgeschmack auf die Zukunft; Nicht nur für die SKA, die voraussichtlich im Jahr 2027 das erste Licht erblicken wird, sondern auch für das, was wir jetzt finden können.
„Unsere Beobachtungen haben die Komplexität des Zusammenspiels zwischen den thermischen und nicht-thermischen Komponenten in den aktivsten Regionen eines verschmelzenden Clusters enthüllt.“ schreiben die Forscher in ihrer Studie .
„Sowohl die komplizierte innere Struktur von Radiorelikten als auch die direkte Erkennung magnetischer Drapierungen um die verschmelzende Kugel sind aussagekräftige Beispiele für die nicht trivialen magnetischen Eigenschaften des Intracluster-Mediums.“ „Dank seiner Empfindlichkeit gegenüber polarisierter Strahlung wird MeerKAT bei der Untersuchung dieser komplexen Phänomene einen entscheidenden Beitrag leisten.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik .