Voorspelde kegel-tussenvorm van botsende clusters van sterrenstelsels eindelijk waargenomen

Een internationaal team van sterrenkundigen van onder andere SRON en de Universiteit Leiden hebben voor het eerst de voorspelde scherpe-kegel-tussenvorm van botsende clusters van sterrenstelsel waargenomen. Ze publiceren hun bevindingen in Astronomy & Astrophysics.

De scherpe kegel in het midden wordt geflankeerd door de stompe vorm (links) en de tongvorm (rechts). (c) NASA/CXC
De scherpe kegel in het midden wordt geflankeerd door de stompe vorm (links) en de tongvorm (rechts). (c) NASA/CXC

Astronomen hebben een model over hoe botsende clusters van sterrenstelsels de verschillende stadia van hun botsing doorlopen, waarbij de clusters steeds een nieuwe vorm aannemen. Een stompe vorm verandert in een scherpe kegel, die weer transformeert tot de vorm van een tong. Die stompe vorm en de tong zijn al vele malen waargenomen, maar de scherpe kegel ontbrak nog. Tot nu.

IJl medium tussen clusters
De meeste sterrenstelsels wonen in clusters: groepen van honderden of zelfs duizenden sterrenstelsels. Tussen hen in zit veel ruimte, opgevuld door een heet gas dat we het intracluster medium (ICM) noemen. Sterrenstelsels kun je gewoon in zichtbaar licht zien, bijvoorbeeld met de Hubble-telescoop, maar het ICM is alleen waarneembaar met röntgentelescopen omdat het buitengewoon heet is—honderden miljoenen graden. Met slechts één deeltje per liter is het extreem ijl, maar omdat het zoveel ruimte inneemt draagt het nog steeds tienmaal meer massa bij aan een cluster dan zijn sterrenstelsels. De onmetelijkheid van de ruimte binnen een cluster wordt ook duidelijk tijdens een botsing met een naburig cluster. Sterrenstelsels zweven ongehinderd op ruime afstand langs elkaar heen, terwijl het ICM daadwerkelijk botst.

Astronomen hebben al veel stadia van botsingen gezien aan de nachtelijke hemel, waarbij het ICM verschillende gedaantes aanneemt. Alle waargenomen vormen hebben ofwel de contouren van een stompe vorm, zoals de beroemde Bullet Cluster, ofwel van een uitgestoken tong, zoals Abell 168. Die tong wordt beschouwd als een van de laatste fases van een botsing, die stomp als een van de eerste. Simulaties voorspellen dat de fase ertussenin de vorm moet hebben van een scherpe kegel, maar die is nog nooit waargenomen.

Nu heeft een groep astronomen, onder wie eerste auteur Xiaoyuan Zhang (SRON/Leidse Sterrewacht), eindelijk het ontbrekende puzzelstukje gevonden. Het team vond de kegelvorm nadat ze de Chandra röntgentelescoop 55 uur op het cluster ZwCl 2341+0000 hadden gericht. Co-auteur Aurora Simionescu (SRON/Leidse Sterrewacht): ‘De scherpe kegel is een erg vluchtig verschijnsel. Het duurt maar kort, dus we zijn heel blij dat we hem te pakken hebben.’

Wetenschappelijke publicatie
X. Zhang, A. Simionescu, C. Stuardi, R. J. van Weeren, H. T. Intema, H. Akamatsu, J. de Plaa, J. S. Kaastra, A. Bonafede, M. Brüggen, J. ZuHone, and Y. Ichinohe, ‘Deep Chandra observations of merging galaxy cluster ZwCl 2341+0000’, Astronomy & Astrophysics (preprint)

Bron: SRON (SRON has a Dutch and English version)