Mogelijke verklaring gevonden voor vreemde ‘radiocirkels’ in het heelal

Beeld: J. English (U. Manitoba)/EMU/MeerKAT/DES(CTIO)

In 2019 pikte de pas voltooide Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP)–radiotelescoop iets op wat nog nooit eerder was gezien: cirkels van radiogolven die zo groot waren dat ze complete sterrenstelsels omsluiten. ‘Odd radio circles’ – vreemde radiocirkels – werden ze genoemd, of kortweg ORCs. Een team onder leiding van Alison Coil (Universiteit van Californië te San Diego, VS) denkt nu een verklaring¹ te hebben gevonden voor deze kosmische structuren. Volgens de astronomen zijn het schillen van heet gas, gevormd door wegstromende galactische winden, die mogelijk zijn veroorzaakt door hevige supernova-explosies.

Coil en haar medewerkers hebben zware ‘starburst'-stelsels bestudeerd die zulke ultrasnelle galactische winden kunnen aandrijven. Starburst-stelsels produceren in uitzonderlijk hoog tempo nieuwe sterren. Wanneer deze sterren aan het einde van hun bestaan exploderen, stoten ze hete gassen uit, en als er op een bepaalde plek maar genoeg sterren tegelijkertijd ontploffen kan het gas genoeg snelheid krijgen om uit het stelsel te ontsnappen. Zo’n ‘galactische wind’ bereikt een snelheid 2000 kilometer per seconde.

Voor hun onderzoek koos het team een radiocirkel die bekendstaat als ORC 4 – de eerste die vanaf het noordelijk halfrond waarneembaar is. Voordien hadden ze ORCs alleen waargenomen op radiogolflengten, maar dit specifieke exemplaar is nu ook bekeken door de Keck-sterrenwacht op Mauna Kea (Hawaï). Daarbij zijn spectroscopische gegevens van ORC 4 verzameld, waaruit blijk dat de radiocirkel een enorme hoeveelheid helder, heet samengedrukt gas bevat – veel meer dan een gemiddeld sterrenstelsel.

Galactische winden

Cassandra Lochhaas, postdoc aan het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (VS) die gespecialiseerd is in de theoretische kant van galactische winden en medeauteur is van het nu gepubliceerde onderzoeksartikel, heeft een reeks computersimulaties uitgevoerd om de grootte en eigenschappen van de grootschalige radiocirkel na te bootsen. Haar simulaties laten zien dat de uitstromende galactische winden 200 miljoen jaar lang ‘waaiden’ voordat ze stopten. Toen dat gebeurde, bleef een voorwaarts bewegende schokgolf heet gas uit het centrale sterrenstelsel verdrijven, waardoor een radiocirkel ontstond.

’Om dit voor elkaar te krijgen, moet er heel snel veel materiaal worden uitgestoten. En het omringende gas net buiten het sterrenstelsel moet een lage temperatuur hebben – anders stokt de schokgolf,’ aldus Coil. ‘Het blijkt dat de sterrenstelsels die we hebben bestudeerd aan deze voorwaarden voldoen. Ze zijn zeldzaam, maar ze bestaan. Ik denk echt dat dit erop wijst dat galactische winden de veroorzakers zijn van ORCs’.

Noten

1. Nature