Je leest:

Mysterieus magnetisch filament doorloopt de Melkweg

Mysterieus magnetisch filament doorloopt de Melkweg

Auteur: | 15 oktober 2015

Per toeval hebben Groningse wetenschappers een langgerekte structuur van gas en stof ontdekt in de Melkweg. Het werd gevonden met de Nederlandse radiotelescoop LOFAR en bevindt zich vermoedelijk op een afstand van ongeveer 300 lichtjaar van ons vandaan.

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.

3c196 lofar planck
De langgerekte magnetische structuren werden door Groningse wetenschappers gevonden op naar schatting 300 lichtjaar van de aarde en is in dat geval zeker 10 lichtjaar lang. Ze zijn ontdekt in metingen van radiotelescoop LOFAR (paars en geel), en komen overeen met data van de Planck-satelliet (grijzen verticale lijnen) die de richting van het magnetische veld ter plekke aangeven.
V. Jelić et al.

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.”

M51 hubble remix
De Melkweg heeft een spiraalstructuur die vergelijkbaar is met het M51-sterrenstelsel, ook wel de draaikolknevel genoemd. Magnetische velden die door dergelijke sterrenstelsels lopen beïnvloeden bewegende geladen deeltjes, zoals elektronen, die er doorheen bewegen.

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.”

Main tycho remnant full
De restanten van de ‘Ster van Brahe’. Deze ster ontplofte als een heldere supernova en werd voor het eerst waargenomen door de sterrenkundige Tycho Brahe in 1572. Honderden jaren na dato zijn nog steeds snel expanderende gassen (groen en rood) en een schokgolf van snelle elektronen (blauw) te zien.

Een beïnvloeding van het gas én het stof is waarschijnlijker in een schokfront van bijvoorbeeld een supernova, aldus Jelić. Zo’n exploderende ster zorgt ervoor dat gassen en elektronen met enorme snelheden het universum in worden geslingerd en daarbij de magnetische signatuur van een stuk hemel beïnvloeden. Het kan dus zijn dat Jelić en Zaroubi de rand van een oude supernova-explosie hebben gevonden.

De volgende stap is om computersimulaties te doen om te zien of dit soort structuren spontaan kunnen ontstaan. Daarnaast volgen er ook meer metingen. Jelić: “We gaan een groter gebied afspeuren op vergelijkbare structuren. En nemen we hetzelfde gebied vaker onder de loep, om te zien of veranderingen optreden. Als dit het schokfront van een supernova is, dan moet je in de loop van jaren beweging zien.”

Superterp 5jul11
Het hart van LOFAR in Drenthe.
ASTRON

LOFAR

De hei in Drenthe is de perfecte plek om naar stokoude signalen uit het universum te kijken. Hier ligt het hart van radiotelescoop LOFAR, die in het radiospectrum signalen van het heelal opvangt. Er worden onder andere waarnemingen gedaan aan de allereerste sterren(stelsels), zwarte gaten en exoplaneten.

In 2010 werd de telescoop in gebruik genomen en is sindsdien steeds uitgebreid met nieuwe antennes (piramidevormige metalen structuren) die LOFAR’s precisie vergroten. De ruwweg 7000 exemplaren zijn verspreid over heel Europa: ook Duitsland, Groot-Britannië, Frankrijk en Zweden hebben meetstations. LOFAR is gevoelig voor radiosignalen van 10 tot 240 MHz en is een van de grootste radiotelescopen in de wereld.

Bronnen

  • Jelić V. et al., Linear polarization structures in LOFAR observations of the interstellar medium in the 3C196 field, voorpublicatie arXiv (26 augustus 2015)
  • Zaroubi S. et al., Galactic interstellar filaments as probed by LOFAR and Planck, voorpublicatie arXiv (26 augustus 2015)
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 oktober 2015

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.