Astronomen hebben een krachtige magnetische structuur in kaart gebracht in het botsende sterrenstelsel Arp 220, dat zich op 250 miljoen lichtjaar van de aarde bevindt. Deze ontdekking biedt ongekend inzicht in de krachten die intense stervorming en het uitwerpen van materie aandrijven met snelheden van wel 1,8 miljoen kilometer per uur. Het onderzoek, uitgevoerd met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), onthult een ‘magnetische supersnelweg’ die gas, stof en energie door de samensmeltende sterrenstelsels kanaliseert.
De botsing en de gevolgen ervan
Arp 220 is een zeldzaam, dichtbij voorbeeld van ultralichte infraroodstelsels: systemen die schijnen met het gecombineerde licht van 100 of meer Melkwegen. Het is ontstaan uit de samensmelting van twee spiraalstelsels, en de dichte stofwolken verbergen extreme stervormingsactiviteit. Het bestuderen van Arp 220 is van cruciaal belang omdat het de omstandigheden weerspiegelt van sterrenstelsels die meer dan 10 miljard jaar geleden bestonden, toen het universum veel jonger was en botsingen vaker voorkwamen. Dit onderzoek helpt wetenschappers de chaotische groei van het vroege universum te reconstrueren.
Magnetische velden als drijvende kracht
Uit de ALMA-waarnemingen blijkt dat magnetische velden niet alleen maar meewerken; ze lanceren en vormen actief de krachtige galactische winden die uit de kernen van Arp 220 ontsnappen. Deze winden, die zich met een snelheid van 1500 keer de geluidssnelheid voortbewegen, voeren gas, stof, metalen en kosmische straling mee. Eerdere theorieën schreven deze uitstromen voornamelijk toe aan stervorming en activiteit van zwarte gaten, maar de nieuwe gegevens bevestigen dat magnetisme een sleutelrol speelt.
De onderzoekers brachten de oriëntatie en sterkte van magnetische velden in kaart met behulp van gepolariseerd licht, waardoor details in de met stof omhulde kernen en moleculaire uitstromen van het sterrenstelsel zichtbaar werden. Een opvallend kenmerk is de ‘magnetische supersnelweg’: een bijna verticaal kanaal van gemagnetiseerd gas dat vanuit een van de kernen van het sterrenstelsel naar buiten stroomt.
Magnetische orde in chaos
De westelijke kern van Arp 220 vertoont een goed geordende magnetische structuur die is uitgelijnd met de bipolaire uitstroom, wat aangeeft dat het veld het ontsnappende materiaal versnelt. Ondertussen vertoont de oostelijke kern een spiraalvormig magnetisch patroon binnen een dichte schijf, wat erop wijst dat grootschalige magnetische orde zelfs bij turbulente fusies kan overleven.
Een sterk gepolariseerde stofbrug verbindt de twee galactische centra, waardoor materiaal en magnetische flux ertussen worden geleid. Dit verband benadrukt de rol van magnetisme bij het beheersen van de materiestroom tijdens galactische botsingen. De magnetische velden in deze uitstromen zijn honderden tot duizenden keren sterker dan die in de Melkweg, en beïnvloeden hoe gas afkoelt en nieuwe sterren vormt.
Implicaties van het vroege heelal
Deze bevindingen suggereren dat sterke, georganiseerde magnetische velden gebruikelijk waren in het vroege heelal, vooral in starburst-stelsels. Door galactische winden vorm te geven, speelde magnetisme waarschijnlijk een belangrijke rol bij het bepalen wanneer sterrenstelsels stopten met het vormen van sterren en hoe ze de intergalactische ruimte verrijkten.
Terwijl astronomen deze technieken toepassen op verder weg gelegen systemen, verwachten ze soortgelijke magnetische snelwegen door de hele kosmos te vinden. Arp 220 herinnert ons er op levendige wijze aan dat onzichtbare krachten een blijvende stempel drukken op het zichtbare universum.
De ontdekking onderstreept de fundamentele rol van magnetisme in de galactische evolutie en biedt een nieuwe lens waardoor we het verleden en de toekomst van het universum kunnen begrijpen.
