Dem Geheimnis von Radiorelikten auf der Spur

20.November, 2025

Kollisionen von Galaxienhaufen gehören zu den energiereichsten Ereignissen im Universum. Dabei entstehen gewaltige Stoßwellen, die durch den intergalaktischen Raum rasen. Diese Schockfronten beschleunigen freie Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit. Beschleunigte Elektronen emittieren Radiostrahlung, die von Radioteleskopen als „Radiorelikte“ detektiert wird. Radiorelikte sind oft mehrere Millionen Lichtjahre groß. Sie markieren die Position der Stoßwellen und geben Aufschluss über die physikalischen Bedingungen im Galaxienhaufen. Lange Zeit waren viele Eigenschaften dieser Radiorelikte unklar. Insbesondere die Mechanismen, die Elektronen so effizient beschleunigen, blieben rätselhaft. Ein Team am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat nun mit Computersimulationen neue Erkenntnisse gewonnen. Diese Simulationen bilden die Dynamik von Gas, Magnetfeldern und Teilchen im Galaxienhaufen realistisch nach. Sie zeigen, dass Turbulenzen hinter den Stoßwellen die Elektronen zusätzlich energiereich machen. Dadurch können die beobachteten Radiorelikte entstehen, wie sie von Radioteleskopen registriert werden. Außerdem lassen sich Unterschiede in Form und Helligkeit verschiedener Relikte erklären. Die Forscher konnten auch die Entwicklungszeit der Radiorelikte genauer bestimmen. Sie entstehen typischerweise einige hundert Millionen Jahre nach der Kollision. Die Ergebnisse helfen, die Energieverteilung im intergalaktischen Medium besser zu verstehen. Radiorelikte dienen somit als kosmische Labore zur Untersuchung von Hochenergieprozessen. Frühere Modelle konnten diese Phänomene nicht vollständig reproduzieren. Die neuen Simulationen liefern wichtige Hinweise für zukünftige Beobachtungen. Insgesamt erweitern sie unser Verständnis darüber, wie Materie und Energie in den größten Strukturen des Universums verteilt sind.