Een team van voornamelijk Leidse astronomen heeft de grootste deeltjesversneller in het heelal gevonden.

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. Een zoektocht met de Very Large Array, de grootste radiotelescoop in de VS, leidde tot de ontdekking van een mysterieuze bron van radiostraling.

Cluster

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”, zegt co-auteur Prof. Huub Röttgering.

“Maar deze bron strekt zich uit over het hele volume van de cluster - over een gebied dat wel een miljoen keer groter is dan ons eigen melkwegstelsel.”

Eerdere röntgenwaarnemingen met NASA’s Chandra-satelliet hadden al aangetoond dat 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 radiotelescoop in India, de GMRT.

“Deze telescoop heeft als voordeel dat je op lage frequenties kunt waarnemen, ideaal voor het bestuderen van grote diffuse radiobronnen”, zegt mede-onderzoeker Drs. Reinout van Weeren.

De nieuwe waarnemingen laten zien dat de radiostraling samenvalt 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 radiotelescopen”, aldus Van Weeren.

Miljoen maal hoger

“Sommige deeltjes hebben een energie die meer dan een miljoen maal hoger is dan de meest krachtige deeltjesversneller, de LHC van CERN, kan bereiken.” 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 wordt versterkt.

De nu gevonden bron van radiostraling laat zien dat dit inderdaad gebeurt. “Dit geeft ons een unieke methode om het vormingsproces van clusters te bestuderen”, aldus Röttgering.