De boosdoener achter de breuk van het dichtste bot in het centrum van ons sterrenstelsel is gevonden.

Het centrum van ons Melkwegstelsel is een levendige plek, vol sterren en gedomineerd door een superzwaar zwart gat, Sagittarius A* . En precies daar, te midden van de krachtige magnetische velden die de stervorming reguleren, observeren astronomen al jaren enorme, langgerekte structuren, die lijken op kosmische 'botten'. Dit zijn lange gasfilamenten die een belangrijke rol spelen bij de vorming van sterren.

Maar dit zijn geen louter kosmische merkwaardigheden. Integendeel, de ‘botten’ spelen een actieve rol in de galactische dynamiek. Ze fungeren in feite als bruggen tussen de spiraalarmen van de Melkweg , waar de gasdichtheid het grootst is, en de gebieden waar stervorming plaatsvindt. Bovendien lijken hun kinematische eigenschappen – de manier waarop ze bewegen – op die van moleculaire wolken in het algemeen, waardoor ze bijzonder waardevolle onderzoeksobjecten zijn voor astronomen.

Om het belang van deze ontdekking beter te begrijpen, kunnen we ons de Melkweg voorstellen als een uitgestrekte metropool met spiraalarmen als belangrijkste wegen. Daarlangs en soms ertussendoor, bevinden zich gigantische moleculaire wolken. Deze wolken zijn de bakermatten waar sterren worden geboren . Binnen deze wolken bevinden zich nog dichtere en meer draadachtige gebieden, de eerder genoemde 'botten'. Dit zijn de dichtste structuren die verband houden met de spiraalarmen, waarvan er tot nu toe ongeveer twintig zijn geïdentificeerd.

Eén van die botten heeft nu met name de aandacht getrokken van wetenschappers. Vanwege zijn vorm wordt hij ook wel de ‘Galactic Center Serpent’ genoemd. Deze enorme langgerekte structuur, die een diameter heeft van 230 lichtjaar, heeft een verontrustende eigenschap: het lijkt alsof het op twee plaatsen 'gebroken' is.

Nadat ze recente gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en verschillende radiotelescopen hadden geanalyseerd, hebben onderzoekers zojuist een verrassende verklaring voor deze 'breuken' voorgesteld. Hun onderzoek, onlangs gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , suggereert dat de boosdoener achter deze kosmische kromming een botsing met hoge snelheid met een pulsar, een sterk gemagnetiseerde neutronenster, zou kunnen zijn.

De Galactic Center Serpent (ook bekend als G359.13) valt op door zijn lengte en zijn helderheid in radiogolven. Maar wat het werkelijk onderscheidt van de andere filamenten zijn de twee 'bulten' of 'breuken' die het op twee verschillende plaatsen heeft. Deze vervormingen, die zeer opvallend zijn in hun lineaire gemagnetiseerde structuur, die zich normaal gesproken loodrecht op het galactische vlak uitstrekt, hebben astronomen jarenlang voor een raadsel gesteld.

"De Slang", schrijven de auteurs in hun studie, "is een opmerkelijk radiofilament in het galactische centrum met een morfologie die wordt gekenmerkt door twee breuken over de lengte. De grote en kleine breuken bevinden zich waar het filament het meest vervormd is en het minst lijkt op een gemagnetiseerde lineaire structuur die loodrecht op het galactische vlak loopt."

Om het mysterie te ontrafelen, analyseerden onderzoekers nauwkeurig radio- en röntgengegevens van de Kosmische Slang. En precies op de plek van een van de 'breuken' identificeerden ze een heldere bron in zowel röntgenstraling als radiogolven. Nadat ze de eigenschappen van het object grondig hadden geanalyseerd, kwamen ze tot de verrassende conclusie dat de boosdoener achter de vervorming hoogstwaarschijnlijk een snel bewegende pulsar is.

Een pulsar is een snel ronddraaiende neutronenster die vanuit zijn magnetische polen elektromagnetische straling uitzendt. Deze ongelooflijk dichte sterren zijn het resultaat van de gravitationele ineenstorting van zware sterren aan het einde van hun leven, in gebeurtenissen die supernovae worden genoemd. Maar alleen de allerzwaarste sterren laten een zwart gat achter als ze als supernova exploderen. Als ze niet groot genoeg zijn, wat vaak het geval is, is de zwaartekracht niet groot genoeg om de hele ster te laten instorten en samen te drukken tot één punt, maar wel groot genoeg om de massa ervan 'samen te persen' tot een veel kleinere en buitengewoon compacte bol: een neutronenster. Sommige van hen beginnen, voortgestuwd door de explosies zelf, razendsnel om zichzelf heen te draaien en worden met enorme snelheden door de ruimte geslingerd. Dit zijn de sterren die wij kennen als pulsars.

Uit de berekeningen van de onderzoekers blijkt dat deze binnendringende pulsar met een verbazingwekkende relatieve snelheid op het Serpent-filament botste. De snelheid wordt geschat op 1,6 tot 3,2 miljoen kilometer per uur. Deze kosmische botsing verstoorde waarschijnlijk het interne magnetische veld van het galactische bot, wat op zijn beurt het uitgezonden radiosignaal vervormde. Bovendien zou de interactie de elektronen en hun antimaterie-antideeltjes, positronen, tot extreem hoge energieën hebben versneld, waardoor ze een extra bron van de waargenomen signalen zouden worden.

"De radioluminostiteit en het steile spectrum van de compacte bron komen overeen met die van een pulsar", schrijven de onderzoekers. We laten ook een afvlakking van het spectrum en een toegenomen synchrotron-emissiviteit zien, weg van de positie van de belangrijkste breuk langs de slang, wat suggereert dat er relativistische deeltjes worden geïnjecteerd.

Synchrotronemissie treedt op wanneer geladen deeltjes, zoals elektronen, met snelheden die dicht bij die van het licht liggen, bewegen in de aanwezigheid van een magnetisch veld. Hierbij komt energie vrij in de vorm van elektromagnetische straling. De toename van de emissie op afstand van het belangrijkste inslagpunt ondersteunt het idee dat de botsing energetische deeltjes over het gehele filament verspreidde.

De onderzoekers beweren daarom dat de belangrijkste 'breuk' van de slang direct ontstond toen dit object met hoge snelheid het filament 'raakte', waardoor de magnetische structuur werd vervormd en de gedetecteerde röntgenstraling werd gegenereerd.

Interessant genoeg stellen ze ook voor dat de secundaire 'breuk' veroorzaakt zou kunnen zijn door de impact van hetzelfde object met hoge snelheid dat de primaire vervorming veroorzaakte. Het lijkt alsof de schokgolf van de eerste botsing door de gloeidraad heen is gereflecteerd, waardoor een tweede verstoring is ontstaan.

Hoewel dit nieuwe onderzoek een overtuigende verklaring biedt voor het mysterie van de "breuk" in de Kosmische Slang, benadrukken wetenschappers dat er meer observaties nodig zijn om dit scenario volledig te kunnen bevestigen. "Toekomstige, gevoelige radio- en röntgenbeeldvorming met een hoge resolutie zal de interactie die we hier beschrijven, onderzoeken", concluderen de onderzoekers. Deze metingen zullen informatie opleveren over de oorsprong van een van de meest opmerkelijke radiofilamenten in het Galactisch Centrum.

Het in de gaten houden van deze gigantische kosmische 'slang', die zich op 26.000 lichtjaar van de aarde door het hart van ons sterrenstelsel uitstrekt, blijft daarom een ​​prioriteit voor astronomen. Door de processen te begrijpen die deze structuren vormen en de krachten die erop inwerken, kunnen we dieper ingaan op de complexe en fascinerende dynamiek van de Melkweg. Toekomstige waarnemingen beloven nog meer geheimen te onthullen over dit raadselachtige kosmische 'bot' en de gewelddadige ontmoetingen die kunnen plaatsvinden in het drukke galactische hart.