De ‘USS Jellyfish’ zendt vreemde radiogolven uit vanuit een verre cluster van sterrenstelsels

Er is iets vreemds in het zuidelijke sterrenbeeld Phoenix.

Vreemde radio-uitzendingen van een verre cluster van melkwegstelsels nemen de vorm aan van een gigantische kwal, compleet met kop en tentakels. Bovendien zendt de kosmische kwal uit alleen de laagste radiofrequenties en kan niet worden gedetecteerd bij hogere frequenties. De ongebruikelijke vorm en het radiospectrum vertellen een verhaal over intergalactisch gas dat over melkwegstelsels spoelt en langzaam elektronen opwindt die lang geleden door gigantische zwarte gaten werden uitgespuwd, rapporteren onderzoekers in de 10 maart. Astrophysical Journal​

Met een overspanning van 1,2 miljoen lichtjaar bevindt de vreemde entiteit zich in Abell 2877, een cluster van sterrenstelsels op 340 miljoen lichtjaar van de aarde. Onderzoekers hebben het object de USS Jellyfish genoemd, vanwege zijn ultra-steile spectrum, of USS, van lage naar hoge radiofrequenties.

“Dit is een bron die onzichtbaar is voor de meeste radiotelescopen die we de afgelopen 40 jaar gebruiken”, zegt Melanie Johnston-Hollitt, een astrofysicus aan de Curtin University in Perth, Australië. “Het heeft het record voor het snel afvallen” met toenemende radiofrequentie.

Johnston-Hollitt’s collega Torrance Hodgson, een afgestudeerde student aan Curtin, ontdekte de USS Jellyfish tijdens het analyseren van gegevens van de Murchison Widefield Array, een complex van radiotelescopen in Australië die laagfrequente radiogolven detecteren. Deze radiogolven zijn meer dan een meter lang en komen overeen met fotonen, lichtdeeltjes met de laagste energieën. Opmerkelijk is dat de USS Jellyfish ongeveer 30 keer helderder is bij 87,5 megahertz – een frequentie vergelijkbaar met die van een FM-radiostation – dan bij 185,5 MHz.

“Dat is best spectaculair”, zegt Reinout van Weeren, een astronoom aan de Universiteit Leiden in Nederland die niet bij het werk betrokken was. “Het is best een mooi resultaat, want dit is echt extreem.”

De USS Jellyfish heeft geen relatie met eerder ontdekte kwallenstelsels. “Dit is absoluut enorm in vergelijking met die andere dingen”, zegt Johnston-Hollitt. Kwallenstelsels zijn inderdaad een heel andere ketel hemelvissen. Hoewel ze ook in clusters van sterrenstelsels leven, zijn het individuele sterrenstelsels die door heet gas in een cluster gaan. Het hete gas scheurt het eigen gas van de melkweg eruit en creëert een kielzog van tentakels. De veel grotere USS-kwal lijkt daarentegen te zijn gevormd toen intergalactisch gas en elektronen met elkaar in wisselwerking stonden.

Hodgson en zijn collega’s merken op dat twee sterrenstelsels in de Abell 2877-cluster samenvallen met de helderste stukjes radiogolven in het hoofd van de USS Jellyfish. Deze sterrenstelsels, zeggen de onderzoekers, hebben waarschijnlijk superzware zwarte gaten in hun centra. Het team voerde computersimulaties uit en ontdekte dat de zwarte gaten ongeveer 2 miljard jaar geleden waarschijnlijk materiaal aan het verzamelen waren. Terwijl ze dat deden, vormden zich schijven met heet gas rond elk van hen, die enorme stralen materiaal in de omringende melkwegcluster spuwden.

Dit uitgeworpen materiaal had elektronen die rond magnetische velden wervelden met bijna de lichtsnelheid, dus de elektronen zonden radiogolven uit. Na verloop van tijd verloren de elektronen echter energie, en de meest energetische elektronen, die de hoogste radiofrequenties uitzonden, vervaagden het meest. Toen klotste een gasgolf door de hele cluster, waardoor de elektronen rond de twee sterrenstelsels opnieuw versnelden.

“Het is een heel zacht proces”, zegt Johnston-Hollitt. “De elektronen krijgen niet zoveel energie, wat betekent dat ze niet oplichten bij hoge frequenties.” In plaats daarvan zorgde de zachte gasgolf ervoor dat elektronen radiogolven uitzonden met de laagste energieën en frequenties, waardoor de USS Jellyfish het extreme spectrum kreeg dat het vandaag de dag heeft.