Merger of galaxies

Clusters van melkwegstelsels betrapt bij eerste kus

Merger of galaxies

Astronomen hebben voor het eerst twee enorme clusters van melkwegstelsels gevonden die op het punt staan om te botsen. De ontdekking vormt een van de ontbrekende puzzelstukjes in ons begrip van het ontstaan van structuur in het heelal. Grootschalige structuren —zoals melkwegstelsels en clusters van melkwegstelsels—lijken namelijk te groeien via botsingen en samensmeltingen. De ontdekking is vandaag gepubliceerd door  Nature Astronomy.

Clusters zijn de grootste objecten in het heelal. Ze bestaan uit honderden sterrenstelsels die elk honderden miljarden sterren herbergen. Sinds de oerknal zijn clusters steeds verder gegroeid door te botsen en te versmelten met elkaar. Door hun enorme omvang—miljoenen lichtjaren in diameter—kunnen botsingen uitmonden in een miljard jaar durende paringsdans. Uiteindelijk blijft er één groter cluster over.

Omdat het samensmeltingsproces veel langer duurt dan een mensenleven, zien we alleen snapshots van de verschillende stadia van een botsing aan de sterrenhemel. De uitdaging is om botsende clusters te vinden die net bezig zijn met een eerste "kus" of aanraking. In theorie duurt die fase relatief kort en is hij dus moeilijk te vinden.

galaxy merger

Schokgolf
Een internationaal team van astronomen heeft nu de ontdekking gepubliceerd van twee clusters die op het punt staan te botsen. Hiermee kunnen sterrenkundigen hun computersimulaties testen, die voorspellen dat er in het begin een schokgolf ontstaat tussen beide clusters, die zich loodrecht op de botsingsrichting voortplant. 'De clusters die we hebben waargenomen geven het eerste duidelijke bewijs voor dit type schokgolf,' zegt eerste auteur Liyi Gu van het Japanse RIKEN Laboratory en SRON Netherlands Institute for Space Research. 'De schokgolf heeft een gordel van gas met een temperatuur van 100 miljoen graden gecreëerd tussen de clusters. We verwachten dat de golf uiteindelijk ver in de buitengebieden van het cluster terecht zal komen en daar langzaam uitdooft.

Sterrenkundigen willen meer snapshots verzamelen om zo computermodellen te kunnen testen die de hele evolutie van clustersamensmeltingen beschrijven. SRON-onderzoeker Hiroki Akamatsu: 'We gaan meer samensmeltende clusters zoals deze vinden met eROSITA. Dat is een röntgenmissie die de hele sterrenhemel in kaart brengt en medio juli wordt gelanceerd. Twee andere toekomstige röntgenmissies, XRISM en Athena, gaan deze objecten bestuderen met state-of-the-art spectrometers, wat helpt om de rol van de clusterschokgolven in de structuurvorming beter te begrijpen.'

Campagne
Liyi Gu en zijn collega's bestudeerden het botsende paar tijdens een observatiecampagne met drie röntgensatellieten (ESA's XMM-Newton, NASA's Chandra en JAXA's Suzuka) en twee radiotelescopen (LOFAR, een Europees project onder leiding van ASTRON, en de Indiase Giant Metrewave Radio Telescope).

Afbeelding
Bovenstaande figuur toont het proces van samensmelting door verschillende fases op een rij te zetten. Röntgenafbeeldingen (blauw) zijn gecombineerd met radio-afbeeldingen (rood). De derde figuur van boven toont de 'eerste kus' van twee clusters.