Mysterieus magnetisch filament doorloopt de Melkweg

Eigenlijk waren Saleem Zaroubi en Vibor Jelić helemaal niet op zoek naar structuren in onze eigen Melkweg. Maar toen de Groningse wetenschappers voor hun metingen aan extreem verre objecten door ons eigen sterrenstelsel heen moesten kijken, ontdekten ze juist op de voorgrond iets interessants…

In signalen van het gas dat zich tussen sterren ophoudt blijken twee mysterieuze langgerekte structuren te zitten. Ze werden met de grotendeels Nederlandse radiotelescoop LOFAR gevonden in een gebied ver boven het vlak van de Melkweg. Naar schatting liggen de filamenten op een afstand van 300 lichtjaar en zijn in dat geval zeker 10 lichtjaar lang. LOFAR deed de waarneming aan de hand van synchrotronstraling die ontstaat wanneer snel bewegende elektronen in aanraking komen met een magnetische veld.

Bovendien zijn de structuren terug te vinden in eerdere metingen van de Planck-satelliet. Met die data is te achterhalen wat de oriëntatie van stofdeeltjes ter plekke is. De deeltjes volgen de richting van de door LOFAR ontdekte gasstructuren.

De gemeten signalen zijn te verklaren met een ‘draad’ die zowel uit gas als stof bestaat, en dat verbaast de Groningse wetenschappers. Het is de eerste keer dat zoiets gevonden is. Er moet hier iets bijzonders aan de hand zijn. De resultaten van het onderzoek worden binnenkort gepubliceerd in de wetenschappelijke tijdschriften Astronomy & Astrophysics en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

De eerste sterren

Het onderzoek van Zaroubi en Jelić is niet makkelijk. Ze proberen signalen te detecteren van het zogenoemde ‘tijdperk van herionisatie’; ruim 13 miljard jaar oud, en afkomstig van de allereerste sterren die het met neutraal waterstof gevulde universum ioniseerden. “Dat is in het radiospectrum te meten, maar die signalen zijn zwak”, zegt Jelić. “Van zowel onze eigen apparatuur als de Melkweg is storende radiostraling afkomstig die tot wel twee, drie keer sterker is.”

Dat lijkt onbegonnen werk, maar als je de signalen uit onze Melkweg precies in kaart brengt kun je toch nuttige metingen doen aan hetgeen dat erachter ligt. “Storingen uit de Melkweg worden veroorzaakt door snelle elektronen die een interactie hebben met het magnetisch veld”, zegt Jelić. “Deze zogenoemde synchrotronstraling verraadt de dichtheid van interstellair gas en de richting van het bijbehorende magnetische veld.”

Aan de hand van deze metingen wisten de wetenschappers de verdeling van het gas te bepalen. “Doorgaans is de synchrotronstraling in onze Melkweg op deze schaal redelijk chaotisch”, zegt Jelić. “We vonden echter twee langgerekte structuren. Een was vrijwel recht, daarnaast is een gekromd filament te zien.”

Dit zijn ongebruikelijke structuren, aldus Jelić. Zeker omdat ze ook met andere instrumenten te zien zijn. Met data van de Planck-satelliet is ook de oriëntatie van stofdeeltjes ter plekke te achterhalen. “Het bleek dat óók het stof in dezelfde richting is georiënteerd als de gasfilamenten”, zegt Jelić. “Dat maakt het eigenlijk een nog groter mysterie, want doorgaans is er geen correlatie tussen die twee.”

Wat is het?

De grote vraag is natuurlijk hoe de filamenten zijn ontstaan. Jelić en collega’s hebben al wel wat theorieën klaarliggen; het is waarschijnlijk ontstaan door iets dat beweegt. “Je kunt denken aan een snel bewegende ster die een spoor van geïoniseerd materiaal kan trekken door een neutrale gaswolk”, zegt Jelić. “Minder waarschijnlijk is dat hierdoor óók de richting van het stof is beïnvloed.”