Op de grote routekaart van het universum zijn bruisende sterrenstelsels met elkaar verbonden door lange snelwegen van plasmaweven rond de wildernis van lege ruimte. Deze tussenruimtenwegen staan bekend als filamenten en kunnen honderden miljoenen lichtjaren lang zijn, alleen bevolkt door stof, gas en drukke elektronen die heel dicht bij de universele snelheidslimiet rijden.
Zelfs als ze met een bijna-lichte snelheid bewegen, zouden deeltjes het slechts een fractie van de weg naar beneden van een van deze filamenten moeten kunnen maken voordat ze geen sap meer hebben en afbreken. Een team van astronomen dat patrouilleert tussen twee langzaam botsende melkwegclusters, heeft echter een stroom elektronen ontdekt die zich niet aan deze verkeersregels houdt. In het gasachtige filament tussen de clusters van sterrenstelsels Abell 0399 en Abell 0401 hebben de onderzoekers een enorme brug van radiogolfemissies gedetecteerd, gecreëerd door geladen deeltjes die veel langer over een weg van 10 miljoen lichtjaar suizen dan zou moeten fysiek mogelijk.
De bron van deze kosmische verkeersovertreding, volgens een nieuwe studie die op 7 juni in het tijdschrift Science is gepubliceerd, is mogelijk een zwak maar turbulent magnetisch veld dat zich uitstrekt van de ene melkwegcluster naar de volgende, en een mysterieuze deeltjesversneller levert die elektronen 10 keer verder trapt dan ze kunnen normaal gesproken reizen.
Volgens hoofdonderzoeker Federica Govoni, een onderzoeker aan het Italiaanse nationale instituut voor astrofysica, is dit de eerste keer dat een magnetisch veld door een galactisch filament stroomt en zou het enige heroverweging kunnen vragen over hoe deeltjes worden versneld over ongelooflijk lange afstanden .
'Het is een heel zwak magnetisch veld, ongeveer 1 miljoen keer zo groot als dat van de aarde', zei Govoni in een video bij de studie. Maar zij en haar collega's schreven in de krant, die misschien nog steeds sterk genoeg is om schokgolven uit te zenden die snel bewegende deeltjes over ongelooflijke lengtes kunnen versnellen terwijl ze vertragen - waardoor er in feite een elektronensnelweg ontstaat.
Een brug tussen reuzen
Abell 0399 en Abell 0401 bevinden zich op ongeveer 1 miljard lichtjaar van de aarde en zijn naburige sterrenhoopclusters - groepen van honderden of duizenden sterrenstelsels die allemaal door zwaartekracht zijn gebundeld en die enkele van de meest massieve objecten in het universum vertegenwoordigen. Over een paar miljard jaar zullen de twee grote clusters waarschijnlijk met elkaar in botsing komen; voorlopig zijn ze ongeveer 10 miljoen lichtjaar van elkaar verwijderd en verbonden door de eerder genoemde snelweg van plasma.
In een eerdere studie ontdekten Govoni en haar collega's dat de twee clusters elk een magnetisch veld creëerden dat bol stond van radiogolven. In hun nieuwe werk wilden de onderzoekers weten of dat veld zich uitstrekte tot in de ruimte buiten de grenzen van de twee enorme objecten - en in het bijzonder of het tussen hen door het enorme plasmafilament kon rijden.
Met behulp van een netwerk van telescopen genaamd de Low-Frequency Array (LOFAR), zagen de onderzoekers een lange "bergkam" van radio-emissies die de ene cluster duidelijk met de andere verbond.
'Deze emissie vereist een populatie relativistische elektronen en een magnetisch veld in een filament tussen de twee melkwegclusters', schreven de auteurs in het onderzoek. Omdat er geen andere voor de hand liggende radiobronnen tussen de clusters waren, kwam het team tot de conclusie dat de bergkam hoogstwaarschijnlijk een uitbreiding was van de magnetische velden en de hoge-snelheid deeltjesinteracties die zich binnen de clusters voordoen.
Na wat computersimulaties te hebben uitgevoerd, ontdekte het team dat zelfs een relatief zwak magnetisch veld (zoals dit) schokgolven kon creëren die sterk genoeg waren om hoge-snelheid elektronen die zijn vertraagd opnieuw te versnellen en ervoor te zorgen dat ze langs de lengte van de gloeidraad suizen. Dat is echter maar één mogelijke verklaring voor een fenomeen dat volgens de onderzoekers nog een behoorlijk groot mysterie is. Gelukkig hebben wetenschappers nog een paar miljard jaar om het op te lossen.
