Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Leidse sterrenkundigen ontdekken grootste deeltjesversneller in het heelal

Een team van voornamelijk Leidse astronomen heeft de grootste deeltjesversneller in het heelal ontdekt. Zij ontdekten dat bij een frontale botsing van vier gigantische clusters van sterrenstelsels deeltjes versneld worden tot zeer hoge energieën. De energieën zijn meer dan een miljoen maal hoger dan wat we op aarde met deeltjesversnellers kunnen bereiken. De ontdekking is van cruciaal belang om te begrijpen hoe clusters van sterrenstelsel, de grootste structuren in het heelal, ontstaan. De resultaten worden binnenkort gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics.

Very Large Array

Een zoektocht met de Very Large Array, de grootste radio telescoop in de VS, leidde tot de ontdekking van een mysterieuze bron van radiostraling. Deze ligt in een ver weg gelegen grote cluster van sterrenstelsels met de naam MACS0717. “De ontdekking van een radiobron in een cluster wordt wel vaker gedaan. Deze bronnen hebben te maken met zwarte gaten in de kernen van actieve sterrenstelsels waarvan er vele bekend zijn”, aldus Prof. Huub Röttgering, “maar deze bron strekt zich uit over het hele volume van de cluster - over een gebied wel een miljoen keer groter dan ons eigen melkwegstelsel”.

Eerdere röntgenwaarnemingen met de Chandra satelliet van NASA hadden al aangetoond dat er zich een grote hoeveelheid extreem heet gas bevindt in de MACS0717 cluster. Dit extreem hete gas is het resultaat van een grote kosmische botsing van vier clusters van sterrenstelsels. Om de radiobron nader te bestuderen werden nieuwe waarnemingen gedaan met een nog grotere radio telescoop in India, de GMRT. “Deze telescoop heeft als voordeel dat je op lage frequenties kunt waarnemen, ideaal voor het bestuderen van grote diffuse radio bronnen”, aldus Drs. Reinout van Weeren.

Meer dan een miljoen maal hoger dan de LHC van CERN

De nieuwe waarnemingen laten zien dat de radiostraling samen valt met het gebied waar de clusters op elkaar botsen. “Magnetische velden, opgewekt in dit gebied, zorgen ervoor dat deeltjes worden versneld. Deze deeltjes, voornamelijk elektronen, zenden de straling uit die wij waarnemen met radio telescopen”, vertelt Drs. van Weeren. “Sommige deeltjes hebben een energie die meer dan een miljoen maal hoger is dan de meest krachtige deeltjesversneller, de LHC van CERN, kan bereiken.”

Het ontstaan van sterrenstelsels

De waarnemingen zijn van belang om te begrijpen hoe clusters van sterrenstelsels ontstaan. Geavanceerde simulaties op supercomputers laten zien dat deze zich vormen door botsingen en samensmeltingen van kleinere clusters. De simulaties suggereren dat daarbij ook het magnetisch veld versterkt wordt. De nu gevonden bron van radio straling laat zien dat dit inderdaad gebeurt. “Dit geeft ons een unieke methode om het vormingsproces van clusters te bestuderen”, besluit Prof. Röttgering.

Afbeelding: Paars en blauw laten het hete röntgengas in de cluster zien, groen de nieuw ontdekte radiostraling. Op de achtergrond een foto van de Hubble Space Telescope (credits: Röntgenbeeld: NASA/CXC/Stanford/S.Allen; HST beeld: NASA/STScI/UC Santa Barbara/M.Bradac).