How big is Abell 2029?

Abell 2029 is een groot cluster van sterrenstelsels op ongeveer 1 miljard lichtjaar van de Aarde, in het sterrenbeeld Maagd. Het cluster is ongeveer 12,5 miljoen lichtjaar breed, gemeten tot de grens waarbinnen het cluster onder zijn eigen zwaartekracht tot rust is gekomen. Een lichtjaar is de afstand die licht in één jaar aflegt, ongeveer 9,46 biljoen kilometer.

Grootte

Een cluster van sterrenstelsels heeft geen rand. De sterrenstelsels, het hete gas en de donkere materie ijlen geleidelijk uit, en van buitenaf valt steeds meer materie naar binnen. Daarom meten astronomen een cluster tot een standaardgrens, de viriaalstraal. Binnen die grens is het gas van het cluster onder invloed van de zwaartekracht in evenwicht gekomen, terwijl buiten die grens nog materie naar binnen valt.

In 2012 brachten Stephen Walker en collega's met de röntgensatelliet Suzaku het hete gas van het cluster in kaart tot aan die grens. Ze kwamen uit op een straal van ongeveer 1,9 megaparsec, waarbij een megaparsec ongeveer 3,26 miljoen lichtjaar is. Een onderzoek uit 2019 naar de sterrenstelsels van het cluster, door Jubee Sohn en collega's, gebruikt vrijwel dezelfde straal. Daarmee is het cluster ongeveer 12,5 miljoen lichtjaar breed, met een onzekerheid van minder dan 1 miljoen lichtjaar in beide richtingen.

Materie reikt ver voorbij deze grens. In de omringende regio, waar sterrenstelsels nog naar het cluster toe vallen, vond het team van Sohn sterrenstelsels die tot het cluster behoren tot op ongeveer 29 miljoen lichtjaar van het centrum, gemeten aan de hemel en niet langs de zichtlijn.

Groottevergelijkingen

Abell 2029 is ongeveer 125 keer zo breed als de schijf van de Melkweg, die ongeveer 100.000 lichtjaar breed is.
Als de Melkweg werd verkleind tot de grootte van een basketbal, zou Abell 2029 ongeveer 30 meter breed zijn.
Het cluster is ongeveer vijf keer zo breed als de afstand van de Melkweg tot het Andromedastelsel, ongeveer 2,5 miljoen lichtjaar.
De zwakke halo van IC 1101, het reusachtige sterrenstelsel in het centrum van het cluster, is ongeveer 4 miljoen lichtjaar breed, ongeveer een derde van de breedte van het cluster.

Waaruit het cluster bestaat

Abell 2029 bevat meer dan duizend sterrenstelsels: het onderzoek van Sohn telde 1.215 sterrenstelsels die tot het cluster en de groepen die erin vallen behoren. Het helderste is IC 1101, in het centrum. Samen met Abell 2033, Abell 2028 en Abell 2066 vormt Abell 2029 een klein supercluster.

Tussen de sterrenstelsels bevindt zich een enorme wolk gas die is verhit tot ongeveer 90 miljoen graden Celsius, heet genoeg om te gloeien in röntgenstraling. Het team van Walker schat de totale massa binnen de viriaalstraal op ongeveer 800 biljoen keer de massa van de Zon. Het hete gas maakt bij de grens ongeveer een zesde van die massa uit. Het grootste deel van de rest is donkere materie, een onzichtbare vorm van materie die wordt opgespoord via de zwaartekracht ervan.

Een rustig cluster met een stormachtig verleden

Abell 2029 wordt soms beschreven als “het meest ontspannen cluster in het heelal”, omdat het hete gas er glad en ongestoord uitziet. In 2026 liet de tot nu toe diepste röntgenwaarneming van het cluster, uitgevoerd met het Chandra X-ray Observatory van NASA, zien dat het cluster niet altijd rustig is geweest.

De Chandra-opnamen tonen een spiraal van gas die ongeveer 2 miljoen lichtjaar van het centrum reikt. De onderzoekers denken dat die is ontstaan toen een kleiner cluster, met ongeveer een tiende van de massa, ongeveer 4 miljard jaar geleden met Abell 2029 botste. Door de botsing klotste het gas van het cluster naar één kant, als wijn die in een glas wordt rondgedraaid.

Het cluster groeit nog steeds. Twee kleinere groepen sterrenstelsels, Abell 2033 en een groep in het zuiden, vallen naar het cluster toe en zullen naar verwachting binnen een paar miljard jaar met het cluster samensmelten.