Astronomen hebben een buitengewoon nieuw reusachtig radiostelsel ontdekt met plasma jets die 32 keer zo groot zijn als onze Melkweg. De kosmische megastructuur, die van begin tot eind 3,3 miljoen lichtjaar meet, werd ontdekt door de MeerKAT-telescoop in Zuid-Afrika en kreeg de bijnaam Inkathazo, wat 'problemen' betekent in de Afrikaanse Xhosa- en Zulu-talen, omdat het zo moeilijk is om de achterliggende fysica te begrijpen.
Onderzoekers hopen dat hun “spannende en onverwachte ontdekking”, die vandaag is gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, licht zal werpen op de mysterieuze oorsprong en evolutie van de grootste structuren in het heelal. Reuzenradiostelsels (GRG's) zijn kosmische kolossen die jets van heet plasma miljoenen lichtjaren door de intergalactische ruimte spuwen. Deze plasmastralen, die gloeien op radiofrequenties, worden aangedreven door superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels. Tot voor kort werd gedacht dat GRG's vrij zeldzaam waren. Een nieuwe generatie radiotelescopen, zoals MeerKAT in Zuid-Afrika, heeft dit idee echter op zijn kop gezet. “Het aantal GRG-ontdekkingen is de afgelopen vijf jaar absoluut geëxplodeerd dankzij krachtige nieuwe telescopen zoals MeerKAT,” zegt Kathleen Charlton, een masterstudent aan de Universiteit van Kaapstad en eerste auteur van het nieuwe onderzoek. “Het onderzoek naar GRG's ontwikkelt zich zo snel dat het bijna niet meer bij te houden is. Het is ongelooflijk spannend!”
Ze voegde eraan toe: “We hebben dit gigantische sterrenstelsel de bijnaam ‘Inkathazo’ gegeven, wat ‘problemen’ betekent in isiZulu en isiXhosa, omdat het een beetje lastig is geweest om de fysica achter wat hier gebeurt te begrijpen. “Het heeft niet dezelfde kenmerken als veel andere reuzenradiostelsels. De plasmastralen hebben bijvoorbeeld een ongebruikelijke vorm: in plaats van recht van begin tot eind, is een van de stralen gebogen.” Inkathazo leeft ook in het hart van een cluster van sterrenstelsels, in plaats van in relatieve afzondering, waardoor de plasmastralen moeilijk zo groot kunnen worden. “Dit is een opwindende en onverwachte ontdekking”, zegt dr. Kshitij Thorat, co-auteur van het onderzoek aan de Universiteit van Pretoria. “Het vinden van een GRG in een clusteromgeving roept vragen op over de rol van omgevingsinteracties in de vorming en evolutie van deze reuzenstelsels.” Om meer te begrijpen van dit kosmische raadsel maakten de onderzoekers gebruik van de uitzonderlijke mogelijkheden van MeerKAT om enkele van de spectrale ouderdomskaarten met de hoogste resolutie te maken die ooit voor GRG's zijn gemaakt. Deze kaarten volgen de leeftijd van het plasma in verschillende delen van de GRG en geven aanwijzingen over de fysische processen die aan het werk zijn.
Foto: K.K.L Charlton (UCT), MeerKAT, HSC, CARTA, IDIA
De resultaten onthulden intrigerende complexiteiten in Inkathazo's jets, waarbij sommige elektronen een onverwachte energiestoot kregen. De onderzoekers denken dat dit kan gebeuren wanneer de jets in botsing komen met heet gas in de holtes tussen sterrenstelsels in een cluster. “Deze ontdekking heeft ons een unieke kans gegeven om de fysica van GRG in buitengewoon detail te bestuderen”, aldus Thorat. “De bevindingen dagen bestaande modellen uit en suggereren dat we nog niet veel begrijpen van de gecompliceerde plasmafysica die in deze extreme sterrenstelsels speelt.” De meeste bekende GRG's zijn met Europese telescopen op noordelijke breedtegraden gevonden, terwijl de zuidelijke hemel relatief onontgonnen blijft voor zulke reuzenobjecten. Toch is Inkathazo niet alleen. Het is de derde GRG die is waargenomen in een klein stukje hemel, ongeveer zo groot als vijf volle manen, dat astronomen 'COSMOS' noemen. Toen een internationaal team van astronomen, genaamd de 'MIGHTEE'-samenwerking, COSMOS waarnam met de MeerKAT-telescoop, zagen ze meteen de andere twee GRG's en publiceerden ze hun bevindingen in 2021. Inkathazo werd meer recent gezien in vervolgwaarnemingen met MeerKAT, dat wordt beheerd door het South African Radio Astronomy Observatory.
“Het feit dat we drie GRG's hebben onthuld door MeerKAT op één enkel stukje hemel te richten, laat zien dat er waarschijnlijk een enorme schat aan onontdekte GRG's aan de zuidelijke hemel te vinden is”, zegt dr. Jacinta Delhaize, onderzoeker aan de Universiteit van Kaapstad, die de publicatie in 2021 leidde. “MeerKAT is ongelooflijk krachtig en bevindt zich op een perfecte locatie, dus is uitstekend in staat om ze te ontdekken en er meer over te leren.” Als voorloper van de Square Kilometre Array (SKA) die aan het eind van dit decennium operationeel moet worden, biedt MeerKAT een ongekende gevoeligheid en resolutie, waardoor ontdekkingen zoals Inkathazo mogelijk worden. “We gaan een spannend tijdperk van radioastronomie in,” zei Dr. Delhaize. “Terwijl MeerKAT ons verder heeft gebracht dan ooit tevoren, zal de SKA ons in staat stellen om deze grenzen nog verder te verleggen en hopelijk enkele mysteries op te lossen rond raadselachtige objecten zoals gigantische radiostelsels.”
Bron: Royal Astronomical Society
