Ett internationellt team av astrofysiker ledda av Andrea Botteon från Leiden University, Nederländerna, har kastat ljus över ett av radiohimlens mest invecklade objekt:galaxhopen Abell 2255. Tack vare de otroliga detaljerade bilder som erhållits med det europeiska radioteleskopet LOFAR, forskarna har kunnat observera detaljer som aldrig tidigare setts av utsläppen från klustret. Halon i Abell 2255 är inte slät, men innehåller många filament som inte har setts tidigare. Resultatet har presenterats idag vid det virtuella årliga mötet för European Astronomical Society (EAS) och kommer att publiceras i The Astrophysical Journal .

Observationerna som utförs med radioteleskopet LOFAR förändrar bilden som astrofysiker hade på galaxhopar. Trots deras namn, kluster består inte bara av hundratals galaxer utspridda över miljontals ljusår som är sammanbundna av gravitationen, men innehåller också partiklar som rör sig med hastigheter nära ljusets hastighet som kan avge strålning i radiobandet, när de interagerar med klustrets magnetfält. Dessa radiostrålar, som sträcker sig från klustercentrum i miljontals ljusår och produceras när två kluster av galaxer kolliderar, har kallats radiohalos på grund av deras generellt sfäriska och släta utseende.

Halon i Abell 2255 verkar vara allt annat än slät, fastän. Förste författare Botteon:"Vi upptäckte förekomsten av många filament inom halo-emissionen som inte har setts tidigare. Detta var möjligt tack vare LOFAR, som har en känslighet och vinkelupplösning som är mycket högre än de radioteleskop som har observerat galaxhopar tidigare, och även för att de upptäckta filamenten sänder ut det mesta av sin strålning i långa radiovåglängder, exakt de som detekteras av LOFAR-antennerna."

Radiohalos är fortfarande gåtfulla källor för astrofysiker. En av de mest accepterade hypoteserna om deras ursprung är att de bildas på grund av de turbulenta rörelserna som genereras i klustergasen, utlöses när två kluster kolliderar. Inom denna ram, de nya observationerna skulle kunna ge värdefulla insikter om radiohalos.

"Trådarna som upptäcktes av LOFAR kan bildas exakt som en konsekvens av dessa turbulenta rörelser, " säger Gianfranco Brunetti från INAF-Bologna (Italien) och andra författare till studien. "En annan möjlighet som vi överväger är att filamenten härrör från interaktionen mellan galaxerna, som rör sig med hastigheter på många hundra km/s inuti klustret och plasman som producerar radioemissionen från halon."

"Emissionens trådformiga natur visar vikten av turbulenta magnetfält, eftersom emissionsbanden sannolikt följer magnetfältens trådar, ", tillägger teammedlem Marcus Brüggen från universitetet i Hamburg, Tyskland.

Men det finns mycket mer i LOFAR-bilderna av Abell 2255, där radiosignaler som kommer från områden mycket långt från klustrets centrum också observeras. Astrofysiker tror att dessa utsläpp spårar stötvågor som sprider sig utåt på stora avstånd och kan accelerera energiska partiklar och förstärka magnetfält. I denna perifera miljö är emissionen från den heta intergalaktiska gasen extremt svag, vid gränserna för kapaciteten hos de nuvarande instrumenten som observerar i röntgenstrålar och Planck-satelliten. Därför, radioobservationer ger den unika möjligheten att avslöja materiens rörelser i outforskade klusterområden.

"För att studera hur långt radioutstrålningen sträcker sig i klustret, under de senaste månaderna har LOFAR genomfört en ännu djupare observation av Abell 2255, " säger medförfattaren Reinout van Weeren från Leiden University, Nederländerna. "Ett av målen är att förstå om radioutsändningen sträcker sig även bortom Abell 2255, spårar det gigantiska kosmiska nätet som förbinder kluster av galaxer i universum."