Credit: Botteon et al. (2020) - LOFAR - SDSS

Introduzione

Un team internazionale di astrofisici guidato da Andrea Botteon dell’Università di Leida, nei Paesi Bassi, ha fatto luce su uno degli oggetti più intricati del radio sky: l’ammasso di galassie Abell 2255. Grazie alle incredibili immagini dettagliate ottenute con il radiotelescopio europeo LOFAR, gli scienziati sono stati in grado di osservare dettagli dell’emissione dal cluster mai visti prima. L’alone in Abell 2255 non è liscio, ma contiene numerosi filamenti che non sono stati visti in precedenza. 

Il risultato è stato presentato al meeting virtuale annuale della European Astronomical Society (EAS) e sarà pubblicato su The Astrophysical Journal.

Le osservazioni di LOFAR

Le osservazioni effettuate con il radiotelescopio LOFAR stanno cambiando il quadro che gli astrofisici avevano sugli ammassi di galassie. Nonostante il loro nome, i cluster non sono composti solo da centinaia di galassie distribuite su milioni di anni luce che sono legati insieme dalla gravità, ma contengono anche particelle che si muovono a velocità vicine alla velocità della luce che sono in grado di emettere radiazioni nella banda radio quando interagiscono con il campo magnetico del cluster. Queste emissioni radio, che si estendono dai centri dei cluster per milioni di anni luce e sono prodotte quando due gruppi di galassie si scontrano, sono stati chiamati aloni radio a causa del loro aspetto generalmente sferico e liscio.

L’aureola di Abell 2255 sembra essere tutt’altro che liscia. Primo autore Botteon: “Abbiamo scoperto l’esistenza di numerosi filamenti nell’emissione dell’alone che non sono stati visti in precedenza. Ciò è stato possibile grazie a LOFAR, che ha una sensibilità e una risoluzione angolare molto più elevate rispetto ai radiotelescopi che hanno osservato ammassi di galassie in passato e anche perché i filamenti che sono stati scoperti emettono la maggior parte della loro radiazione in lunghezze d’onda radio molto pronunciate, precisamente quelle rilevate dalle entenne di LOFAR“.

Aloni radio

Gli aloni radio sono ancora fonti enigmatiche per gli astrofisici. Una delle ipotesi più accettate sulla loro origine è che si formano a causa dei moti turbolenti generati nel gas del cluster, innescati quando due cluster si scontrano. In questo quadro, le nuove osservazioni potrebbero fornire preziose informazioni sugli aloni radio.

I filamenti scoperti da LOFAR potrebbero formarsi esattamente come conseguenza di questi movimenti turbolenti“, afferma Gianfranco Brunetti dell’INAF di Bologna (Italia) e secondo autore dello studio. “Un’altra possibilità che stiamo considerando è che i filamenti provengono dall’interazione tra le galassie – che si muovono a velocità di molte centinaia di km/s all’interno del cluster – e il plasma che viene prodotto”.

La natura filamentosa dell’emissione mostra l’importanza dei campi magnetici turbolenti, poiché è probabile che le bande di emissione seguano i fili dei campi magnetici“, aggiunge il membro del team Marcus Brüggen dell’Università di Amburgo, in Germania.

Onde d’urto

Ma c’è molto di più nelle immagini di LOFAR su Abell 2255, in cui si osservano anche segnali radio provenienti da regioni molto distanti dal centro del cluster. Gli astrofisici ritengono che queste emissioni tracciano onde d’urto che si propagano verso l’esterno a grandi distanze e sono in grado di accelerare le particelle energetiche e amplificare i campi magnetici. In questo ambiente periferico l’emissione dal gas intergalattico caldo è estremamente debole, ai limiti delle capacità degli attuali strumenti che si osservano nei raggi X e nel satellite Planck. Pertanto, le osservazioni radio offrono l’opportunità unica di rivelare i movimenti della materia in regioni di ammassi inesplorate.

Per studiare fino a che punto si estendono le emissioni radio nel cluster, negli ultimi mesi LOFAR ha condotto un’osservazione ancora più approfondita di Abell 2255“, afferma il coautore Reinout van Weeren dell’Università di Leida, Paesi Bassi. “Uno degli obiettivi è capire se l’emissione radio si estende anche oltre Abell 2255, tracciando la gigantesca rete cosmica che collega i gruppi di galassie nell’Universo“.

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