Aan de randen van clusters van sterrenstelsels zijn magnetische velden ontdekt die zich uitstrekken over enkele miljoenen lichtjaren.

In het heelal bevinden zich meer dan 100 miljard sterrenstelsels, waarvan onze Melkweg er een is. Veel van deze sterrenstelsels groepen onder invloed van zwaartekracht samen in clusters. En aan de randen van zo’n ophoping bevinden zich vaak magnetische velden. Duitse sterrenkundigen hebben de grootste magneetvelden tot nu toe ontdekt: ze strekken zich uit over een afstand van 5 tot 6 miljoen lichtjaar.

Relieken

Omdat de sterrenstelsels in clusters zo dicht op elkaar zitten, komen er soms botsingen voor. Dit leidt tot schokken die hete gaswolken en magneetvelden samendrukken. Daarbij komen grote hoeveelheden radio- en röntgenstraling vrij in de vorm van boogvormige structuren die ‘relieken’ worden genoemden. Tot nu toe zijn er relieken gevonden in zeventig clusters, maar waarschijnlijk zijn er nog veel meer.

Wanneer zo’n magnetisch veld samendrukt, herordenen de veldlijnen zich. Dat heeft vervolgens weer effect op de uitgezonden stralen en daarmee de reliek. Om precies te zijn: de stralen van het reliek worden lineair gepolariseerd. Dat betekent dat de golven alleen in lineaire richting trillen. Dit effect zagen de onderzoekers in vier verschillende clusters met behulp van de MPIfR-100-meter-radiotelescoop in het Duitse Effelsberg.

Extreem geordend

De relieken die zijn gevonden hebben bijzondere vormen. Zo bevindt zich in cluster CIZA J2242+53 een worst (de reliek wordt Sausage genoemd) en in 1RXS06+42 een tandenborstel (Toothbrush).

Volgens de onderzoekers zijn de magneetvelden van vergelijkbare sterkte als die van onze eigen Melkweg, maar de mate van polarisatie is uitzonderlijk groot. Dat betekent dat de veldlijnen extreem geordend zijn. Bovendien strekken de magnetische velden zich uit over een gebied tot wel 6 miljoen lichtjaar. “Heel bijzonder”, zegt hoogleraar Huub Rottgering, wetenschappelijk directeur van Sterrewacht Leiden. “In 2010 hebben wij deze relieken en diens zwaartekrachtvelden voor het eerst aangetoond. Maar nu volgt het eerste solide bewijs dat deze structuren ook echt zo groot en coherent zijn. Bovendien geeft de studie aanwijzingen over hoe ze kunnen ontstaan.”

2000 kilometer per seconde

De onderzoekers hebben voor dit project een methode gevonden om uit de mate van polarisatie het zogenaamde Mach-getal te bepalen. Dit getal geeft de verhouding weer van de relatieve snelheid tussen botsende gaswolken en de lokale geluidssnelheid. Wat eruit volgt, is dat de sterrenstelsels in de geobserveerde clusters botsten met een snelheid van ongeveer 2000 kilometer per seconde. Daar kan een auto op de snelweg niet tegenop!

Bronnen: Astronomy & Astrophysics, Max Planck Society via Phys.org

Beeld: © M. Kierdorf et al., A&A 600, A18