Gli ammassi di galassie sono le strutture più imponenti dell’Universo. Racchiudono dalle centinaia alle migliaia di galassie legate insieme dalla forza di gravità. Queste orbitano all’interno degli ammassi con velocità notevoli, tanto da potersi spostare anche di migliaia di chilometri in un solo secondo. Lo spazio in cui le galassie compiono le loro orbite è permeato da un gas estremamente rarefatto che raggiunge temperature di decine o addirittura centinaia di milioni di gradi e si estende per una decina di milioni di anni luce. Per studiare il gas che pervade gli ammassi di galassie, gli astronomi devono ricorrere ai satelliti che scrutano il cielo nelle alte energie, in particolare nei raggi X, una radiazione che viene assorbita dall’atmosfera terrestre. Queste osservazioni rivelano importanti informazioni non solo sugli ammassi di galassie ma anche sulla formazione di alcune strane sorgenti recentemente scoperte analizzando questi oggetti nella parte opposta dello spettro elettromagnetico, in banda radio.
Un gruppo internazionale di ricercatori e ricercatrici ha combinato le osservazioni in queste due bande per studiare l’ammasso di galassie Abell 1775, svelando dettagli mai visti prima in questo sistema che dista poco meno di un miliardo di anni luce dalla Terra. In banda radio, il gruppo ha usato dati provenienti da tre diversi radiotelescopi tra cui LOFAR (LOw Frequency ARray), un grande strumento costituito da migliaia di antenne distribuite nei Paesi Bassi e in diversi paesi europei, gestito dall’istituto olandese ASTRON insieme a un consorzio internazionale di cui fa parte anche l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Nei raggi X, hanno puntato il satellite Chandra della NASA ininterrottamente per oltre un giorno verso l’ammasso.
In passato, osservazioni radio avevano rivelato uno dei fenomeni più spettacolari di Abell 1775: la presenza di una galassia particolare, con una morfologia che gli astronomi chiamano “testa-coda”. Questa galassia è tra le più veloci dell’ammasso e ospita al suo centro un buco nero “attivo”, che inghiotte la materia circostante a ritmi sostenuti e allo stesso tempo ne espelle una parte sotto forma di getti dalla forte emissione in banda radio. A causa dell’alta velocità della galassia e della pressione esercitata su di essa dal gas caldo circostante, questi getti si “piegano” in prossimità del buco nero, formando la “coda”, ovvero una lunghissima scia di elettroni e campi magnetici.
“In questo studio ci siamo accorti che la coda di questa galassia nell’ammasso Abell 1775 ha un’estensione di circa 2,5 milioni di anni luce, tra le maggiori mai osservate, e doppia rispetto a quanto rilevato da osservazioni passate”, spiega Andrea Botteon, ricercatore presso l’Università di Leiden, nei Paesi Bassi, e associato INAF, primo autore dell’articolo che descrive i risultati, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics. “Questa scoperta è stata resa possibile specialmente grazie a LOFAR, il quale scrutando il cielo radio a lunghezze d’onda di circa due metri è sensibile alla radiazione emessa nella regione più distante dalla ‘testa’, dove si trova il buco nero che genera i getti radio”.
Gli astronomi si sono poi accorti che la regione della coda rivelata dalle nuove osservazioni nasce in prossimità di un punto dove la scia di elettroni e campi magnetici sembra rompersi. È qui che la coda cambia leggermente direzione, come se la galassia “scodinzolasse”.
“Analizzando i dati ai raggi X di Chandra, abbiamo trovato che questo punto di transizione coincide con una regione dove il gas caldo ha un brusco cambiamento di densità, e riteniamo che sia proprio questo la causa del suo scodinzolare”, aggiunge Fabio Gastaldello, ricercatore INAF a Milano e co-autore dello studio. “Pensiamo che il salto di densità sia dovuto ai moti del gas dentro Abell 1775, evidenziati anche da una struttura a ‘fungo’ e da una spirale di gas al centro dell’ammasso, che siamo riusciti a far risaltare usando particolari tecniche di elaborazione delle immagini”.
Secondo il nuovo studio, i movimenti del gas caldo all’interno dell’ammasso sarebbero responsabili della formazione di altre strutture scoperte osservando Abell 1775 in banda radio, come i due filamenti che si trovano nei pressi della galassia testa-coda. La grande quantità di dati raccolti con due potenti strumenti quali LOFAR e Chandra ha inoltre permesso ai ricercatori di studiare in gran dettaglio i fenomeni che contribuiscono ad accelerare gli elettroni sia nella coda di questa galassia che che nella regione centrale dell’ammasso.
“LOFAR, con la sua altissima sensibilità e risoluzione angolare a frequenze dell’ordine del centinaio di MHz, sta contribuendo in modo sostanziale alla nostra comprensione dell’emissione radio da galassie e ammassi di galassie”, commenta la co-autrice Tiziana Venturi, direttrice dell’Istituto di Radioastronomia dell’INAF a Bologna. “L’Italia ha intravisto fin da subito il potenziale rivoluzionario di questo strumento, e da anni è parte del consorzio LOFAR. A breve una stazione di questo radiotelescopio sarà costruita presso la Stazione Radioastronomica di Medicina e sarà parte di quello che è noto come l’International LOFAR Telescope”.
Per ulteriori informazioni:
L’articolo “Nonthermal phenomena in the center of Abell 1775: An 800 kpc head-tail, revived fossil plasma and slingshot radio halo”, di A. Botteon, S. Giacintucci, F. Gastaldello, T. Venturi, G. Brunetti, R. J. van Weeren, T. W. Shimwell, M.
Rossetti, H. Akamatsu, M. Brüggen, R. Cassano, V. Cuciti, F. de Gasperin, A. Drabent, M. Hoeft, S. Mandal, H. J. A. Röttgering e C. Tasse è stato pubblicato online sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
Foto e Notizie: Ufficio stampa INAF
