Eine kolossale Schockwelle, die sich im Weltraum ausbreitet, ist größer als unsere gesamte Galaxie

Vor einer Milliarde Jahren erzeugte eine absolut monströse Kollision zweier Galaxienschwärme Schockwellen von absolut epischen Ausmaßen.

Heute leuchten die Strukturen hell in Radiowellenlängen, so groß, dass sie leicht den geschätzten Durchmesser der Milchstraße von 100.000 Lichtjahren verschlingen können und sich bis zu 6,5 Millionen Lichtjahre durch den intergalaktischen Raum erstrecken.

Jetzt hat ein Team von Astronomen mit dem MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika die bisher detaillierteste Untersuchung dieser Radiostrukturen durchgeführt und neue Einblicke in einige der massivsten Ereignisse im Universum gewonnen.

„Diese Strukturen sind voller Überraschungen und viel komplexer, als wir zunächst dachten“, sagt der Astronom Francesco de Gasperin von der Universität Hamburg in Deutschland und dem Nationalen Institut für Astrophysik in Italien.

„Die Schockwellen dienen als riesige Teilchenbeschleuniger, die Elektronen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Wenn diese schnellen Elektronen ein Magnetfeld durchqueren, senden sie die Radiowellen aus, die wir sehen können.

„Die Schocks werden durch ein kompliziertes Muster aus hellen Filamenten ausgelöst, das die Position riesiger Magnetfeldlinien und die Regionen, in denen Elektronen beschleunigt werden, nachzeichnet.“

Die Magnetfelder des Hauptschocks. (Francesco de Gasperin / SARAO)

Galaxiengruppen sind die größten Strukturen im Universum, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. Sie können absolut gigantisch sein und Hunderte oder Tausende einzelner Galaxien enthalten. Sternensysteme und Galaxienschwärme bewegen sich entlang von Filamenten des kosmischen Netzes zu Gruppenknoten, wo sie zu noch größeren Clustern verschmelzen.

Diese epischen Ereignisse ereignen sich bei hohen Geschwindigkeiten, die Schockwellen im Cluster-Maßstab erzeugen, die sich selbst bei hohen Geschwindigkeiten durch den Weltraum ausbreiten.

Diese spezielle Gruppe namens Abell 3667 kommt immer noch zusammen. Wenigstens 550 Galaxien ist damit verbunden, und die Schockwellen breiten sich dadurch mit Geschwindigkeiten von etwa 1.500 Kilometern pro Sekunde (930 Meilen pro Sekunde) aus.

Die mit Haufenverschmelzungen verbundenen Schocks sind als Radiorückstände bekannt und können verwendet werden, um die Eigenschaften des intergalaktischen Raums innerhalb des Haufens, bekannt als Intratrosis-Medium, und die Intratrosis-Dynamik zu untersuchen.

Abell 3667, etwa 700 Millionen Lichtjahre entfernt, ist uns relativ nahe und auch ziemlich massereich, was bedeutet, dass er ein ausgezeichnetes Ziel für solche Sünden ist.

Beide Funkreste von Abell 3667. (Francesco de Gasperin / SARAO)

Da sich die Gruppe am Südhimmel befindet, konnten Astronomen sie mit einem der Sterne beobachten empfindlichsten Radioteleskope der Welt. MeerKAT ist ein Vorläufer und Wegbereiter für die Quadratkilometer-Array (SKA), das derzeit in ganz Australien und Südafrika entwickelt wird, um ein beispielloses Funkauge in der Luft zu bieten.

Die Beobachtungen von MeerKAT und die des Australian Square Kilometre Array Pathfinder geben uns einen Vorgeschmack auf die Zukunft; nicht nur für die SKA, die voraussichtlich 2027 das erste Licht sehen wird, sondern was wir jetzt finden können.

„Unsere Beobachtungen zeigten die Komplexität der Wechselwirkung zwischen den thermischen und nicht-thermischen Komponenten in den aktivsten Regionen einer verschmelzenden Gruppe“, schreiben die Forscher in ihrer Studie.

„Sowohl die komplizierte innere Struktur von Radiorückständen als auch der direkte Nachweis magnetischer Umhüllungen um die Schmelzkugel herum sind aussagekräftige Beispiele für die nicht trivialen magnetischen Eigenschaften des Intracluster-Mediums. Dank seiner Empfindlichkeit gegenüber polarisierter Strahlung wird MeerKAT in der Studie transformierend sein dieser komplexen Phänomene.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik.