Radiostraling maakt schokgolf in de ruimte zichtbaar

Groepen sterrenstelsels die met elkaar versmelten, kunnen krachtige schokgolven veroorzaken die zich tot op grote afstanden in het heelal voortplanten. Dat is ontdekt door astronomen die met de Very Large Array-radiotelescoop in New Mexico in de Verenigde Staten een groot cluster van sterrenstelsels in het zuidelijke sterrenbeeld Phoenix hebben bestudeerd (Science, 3 november). Hoewel het bestaan van zulke schokgolven al in computersimulaties was voorspeld, is het voor het eerst dat ze rond een cluster van sterrenstelsels zijn waargenomen. Rond afzonderlijke sterrenstelsels, zoals het naburige Andromedastelsel, waren zulke schokgolven al eerder ontdekt.

Het betreffende cluster, Abell 3376 geheten, staat op een afstand van meer dan 600 miljoen lichtjaar van de aarde en bestaat uit honderden sterrenstelsels die elkaar door hun onderlinge aantrekkingskracht bijeen houden. Joydeep Bagchi en zijn collega’s hebben nu op radiogolflengten aan twee zijden van dit cluster een boogvormige structuur ontdekt. Gezamenlijk vormen ze een (onvolledige) ellips met afmetingen van 6,5 bij 3,5 miljoen lichtjaar. De radiostraling in deze structuren is afkomstig van elektronen die met zeer grote snelheden door het magnetische veld van de cluster bewegen.

De astronomen denken dat de elektronen hun hoge energie ontlenen aan sterke schokgolven die veroorzaakt worden door de versmelting van twee of meer kleine groepjes sterrenstelsels in het cluster. Op röntgengolflengten is binnen het cluster namelijk een langgerekt gebied van heet gas te zien dat precies in de richting van de twee radiostructuren wijst en dat gas zou er op wijzen dat hier sterrenstelsels bezig zijn met elkaar te versmelten. Tijdens dat proces – dat miljoenen jaren duurt – zouden schokgolven ontstaan die met snelheden van duizenden kilometers per seconde buitenwaarts bewegen en de elektronen in het clustergas zo sterk versnellen dat ze radiostraling gaan uitzenden.

De astronomen denken dat schokgolven in dit soort clusters zo de bronnen zouden kunnen zijn van de meest energierijke deeltjes van de kosmische straling. Sommige van deze deeltjes die ook op aarde worden gedetecteerd hebben een energie die miljoenen malen hoger is dan die welke in de krachtigste versnellers op aarde kan worden opgewekt.

De oorsprong van deze deeltjes en het proces dat hen zulke onvoorstelbare hoge energieën (1018 à 1019 elektronvolt) geeft, is een van de grote raadsels in de moderne astrofysica. Misschien moet het mechanisme van hun versnelling wel gezocht worden in deze krachtige schokgolven van versmeltende sterrenstelsels. George Beekman