Auf der großen Roadmap des Universums sind geschäftige Galaxienhaufen durch lange Plasma-Autobahnen verbunden, die sich um die Wildnis des leeren Raums schlängeln. Diese Zwischenraumstraßen sind als Filamente bekannt und können sich über Hunderte Millionen Lichtjahre erstrecken, die nur von Staub, Gas und vielbeschäftigten Elektronen bevölkert sind, die sehr nahe an der universellen Geschwindigkeitsbegrenzung fahren.
Selbst wenn sich Partikel mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen, sollten sie nur einen Bruchteil des Weges über eines dieser Filamente zurücklegen können, bevor ihnen der Saft ausgeht und sie zerfallen. Ein Team von Astronomen, die ein Filament zwischen zwei langsam kollidierenden Galaxienhaufen patrouillieren, hat jedoch einen Elektronenstrom entdeckt, der diese Verkehrsregeln nicht einhält. Im gasförmigen Filament zwischen den Galaxienhaufen Abell 0399 und Abell 0401 haben die Forscher eine riesige Brücke von Radiowellenemissionen entdeckt, die durch geladene Teilchen erzeugt wurde, die viel länger als erwartet über eine 10 Millionen Lichtjahre lange Straße sausen physikalisch möglich.
Die Quelle dieser kosmischen Verkehrsverletzung könnte laut einer neuen Studie, die am 7. Juni in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, ein schwaches, aber turbulentes Magnetfeld sein, das sich von einem Galaxienhaufen zum nächsten erstreckt und einen mysteriösen Teilchenbeschleuniger liefert, der Elektronen zehnmal weiter tritt als Sie können normalerweise reisen.
Laut der leitenden Studienautorin Federica Govoni, einer Forscherin am italienischen Nationalen Institut für Astrophysik, ist dies das erste Mal, dass ein Magnetfeld durch ein galaktisches Filament fließt, und es könnte ein Umdenken darüber erforderlich sein, wie Partikel über unglaublich große Entfernungen beschleunigt werden .
"Es ist ein sehr schwaches Magnetfeld, ungefähr 1 Million Mal so groß wie das der Erde", sagte Govoni in einem Video, das die Studie begleitete. Sie und ihre Kollegen schrieben jedoch in der Zeitung, dass diese möglicherweise immer noch stark genug sind, um Stoßwellen auszusenden, die sich schnell bewegende Teilchen über unglaubliche Längen hinweg beschleunigen können, wenn sie langsamer werden - wodurch effektiv eine Elektronenautobahn entsteht.
Eine Brücke zwischen Riesen
Abell 0399 und Abell 0401 befinden sich etwa 1 Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt und sind benachbarte Galaxienhaufen - Gruppen von Hunderten oder Tausenden von Galaxien, die alle gravitativ gebündelt sind und einige der massereichsten Objekte im Universum darstellen. In einigen Milliarden Jahren werden die beiden großen Cluster wahrscheinlich kollidieren. Derzeit sind sie etwa 10 Millionen Lichtjahre voneinander entfernt und durch die oben erwähnte Plasma-Autobahn verbunden.
In einer früheren Studie entdeckten Govoni und ihre Kollegen, dass die beiden Cluster jeweils ein Magnetfeld mit Radiowellen erzeugten. In ihrer neuen Arbeit wollten die Forscher herausfinden, ob sich dieses Feld über die Grenzen der beiden massiven Objekte hinaus in den Weltraum erstreckt - und insbesondere, ob es das riesige Plasmafilament zwischen ihnen hinunterreiten könnte.
Mithilfe eines Teleskopnetzwerks namens Low-Frequency Array (LOFAR) sahen die Forscher einen langen "Kamm" von Funkemissionen, der einen Cluster eindeutig mit dem nächsten verband.
"Diese Emission erfordert eine Population relativistischer Elektronen und ein Magnetfeld, das sich in einem Filament zwischen den beiden Galaxienhaufen befindet", schrieben die Autoren in der Studie. Da es zwischen den Clustern keine anderen offensichtlichen Radioquellen gab, kam das Team zu dem Schluss, dass der Grat höchstwahrscheinlich eine Erweiterung der Magnetfelder und Hochgeschwindigkeits-Partikelwechselwirkungen innerhalb der Cluster darstellt.
Nach einigen Computersimulationen stellte das Team fest, dass selbst ein relativ schwaches Magnetfeld (wie dieses) Stoßwellen erzeugen kann, die stark genug sind, um verlangsamte Hochgeschwindigkeitselektronen erneut zu beschleunigen und sie über die gesamte Länge des Filaments zu sausen. Dies ist jedoch nur eine mögliche Erklärung für ein Phänomen, das nach Ansicht der Forscher immer noch ein ziemlich großes Rätsel ist. Glücklicherweise haben Wissenschaftler noch einige Milliarden Jahre Zeit, um das Problem zu lösen.
