Astronomen hebben het gedaan. Ze brachten het magnetische veld van de sterrenhoop Abell 2025 in kaart.
Wacht, niet 2025. Abell 2255.
Het klinkt als een typefout, maar het is een echte, enorme cluster van sterrenstelsels die zich op een afstand van ongeveer een miljard lichtjaar bevinden. En voor het eerst in de geschiedenis hebben we een reconstructie van het magnetische veld ervan. Helemaal vanuit het midden tot aan de randen.
De tool die dit mogelijk heeft gemaakt? LOFAR. De Low Frequency Array, gevestigd in Europa. Het is een radiotelescoop. En er was slechts de diepste blik op het universum nodig die ooit voor dit specifieke doel is vastgelegd.
Hoe radiogolven verborgen magnetische structuren ontsluiten
Je kunt magnetische velden niet met je ogen zien. Maar je kunt zien wat ze doen.
In Abell 2255 schreeuwen elektronen met bijna de lichtsnelheid mee. Deze relativistische deeltjes dansen met het magnetische veld van de cluster. Deze interactie creëert enorme, diffuse wolken van radio-emissie. Het is alsof je stofdeeltjes in een zonnestraal ziet wervelen om erachter te komen waar de luchtstromen zich bevinden.
Het LOFAR Galaxy Cluster Ultra-Deep Fields-project gebruikte 224 uur observatietijd. Dat is bijna een hele dag staren naar hetzelfde stukje hemel. Ze verzamelden gegevens die zo rijk waren dat bleek dat het magnetische veld niet alleen maar ruis is. Het is gestructureerd. Georganiseerd.
“Het verkrijgen van zeer gevoelige beelden… is cruciaal om te begrijpen hoe elektronen worden versneld… en magnetische velden worden versterkt”, legt teamleider Andrea Botteon van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica uit.
Het signaal is ongrijpbaar zwak. Het detecteren van elektronen die in zwakke velden bewegen, is notoir moeilijk. Maar Botteon en zijn team verzamelden niet alleen gegevens. Ze pasten er een nieuwe analysetechniek op toe. Een nieuwe manier van kijken.
Waarom de oriëntatie van belang is voor de vorming van clusters van sterrenstelsels
Dus wat hebben ze gevonden?
De magnetische veldlijnen zijn niet willekeurig. Ze weerspiegelen de beweging van gas. Gas dat tijdens de vorming van de cluster bewoog.
Beschouw het cluster als een kosmische beeldhouwer. Terwijl gas naar binnen stroomt, rekt het uit en comprimeert het de magnetische velden. Het snijdt ze in specifieke vormen.
In sommige zones strekken de veldlijnen zich radiaal uit. Ze volgen de lange staarten van radio-emissies als spaken in een wiel.
In andere zones, gedomineerd door schokgolven? De lijnen oriënteren tangentieel. Loodrecht op de stroom.
De samenhang van de magnetische veldlijnen suggereert dat de morfologie nauw verbonden is met de dynamiek van het gas… waar het kan worden ‘uitgerekt of samengedrukt’.
Dit is belangrijk. Omdat het het eerste directe observationele bewijs levert dat twee enorme verschijnselen met elkaar verbindt. De groei van de grootste structuren in het universum – de clusters zelf – en de versterking van hun magnetische velden.
Ze zijn met elkaar verbonden. Je kunt het een niet hebben zonder dat het ander vorm krijgt.
Waar de veldlijnen vervolgens naartoe wijzen
Dit is niet alleen academische meetkunde. Het gaat over hoe het universum zijn skelet bouwt.
Sterrenstelsels clusteren samen. Gas neemt toe. De grootste structuren groeien. En ergens in dat geweld raakt het magnetische veld verweven in het weefsel van de ruimte.
De studie suggereert dat het mechanisme dat deze gigantische radio-emissies in gang zet, verband houdt met het proces van clustervorming. Het is geen bijproduct. Het maakt deel uit van de motor.
We hebben jarenlang naar radiogolven gekeken als statische achtergrondruis. Of als geïsoleerde bronnen. Maar deze kaart verandert de context. Het vakgebied is dynamisch. Het reageert. Het herinnert zich de beweging die het heeft gecreëerd.
Het team van Botteon heeft ons laten zien dat als je goed kijkt, het universum zijn bedrading onthult.
Maar het roept meer vragen op dan het beantwoordt. Welke andere clusters herbergen soortgelijke geheimen? Zijn deze radiale patronen universeel of uniek voor Abell 2255? En hoe beïnvloedt deze magnetische architectuur de stervorming in de sterrenstelsels zelf?
De kaart is getekend. Het veld wordt getraceerd. Maar het verhaal over hoe deze gigantische structuren werkelijk groeien, wordt nog steeds geschreven, lijn voor magnetische lijn.
