DOPPIO EFFETTO SZ IN UN AMMASSO DI GALASSIE

Come ti rinvigorisco il fondo cosmico

Osservazioni nelle microonde del gigantesco ammasso galattico MACS J0717.5+3745 hanno permesso di individuare due forme dell'effetto Sunyaev-Zeldovich (SZ): una di tipo termico, l'altra di tipo cinematico. E' la prima volta che questa seconda 'faccia' dell'effetto SZ viene osservata in un singolo ammasso di galassie.

Immagine composita dell'ammasso galattico MACS j0717+3745.  In verde, riprese del telescopio spaziale Hubble, in rosso osservazioni del CSO/Bolocam a 140 GHz, in blu a 268 GHz. Le linee chiuse bianche indicano la mappa della distribuzione della massa. La mancanza del segnale a 268 GHz nella zona del sottogruppo di galassie B (la seconda concentrazione di massa partendo dall'angolo in alto a destra) è dovuta alleffetto SZ cinematico. Crediti: P. Korngut

Immagine composita dell’ammasso galattico MACS j0717+3745. In verde, riprese del telescopio spaziale Hubble, in rosso osservazioni del CSO/Bolocam a 140 GHz, in blu a 268 GHz. Le linee chiuse bianche indicano la mappa della distribuzione della massa. La mancanza del segnale a 268 GHz nella zona del sottogruppo di galassie B (la seconda grande concentrazione di massa partendo dall’angolo in alto a destra) è dovuta alleffetto SZ cinematico. Crediti: P. Korngut

MACS J0717.5+3745 è il più grande tra gli ammassi di galassie che si conoscano, con una massa di un milione di miliardi quella del nostro Sole e più di mille volte quella della nostra Galassia. Da tempo questa ‘mega struttura’ cosmica è oggetto di studio da parte di vari team di ricercatori  ed è un ottimo laboratorio naturale per mettere alla prova le attuali teorie sull’evoluzione dell’Universo. Solo un anno fa, grazie alle riprese del telescopio spaziale Hubble, era stato mappato e ricostruito in tre dimensioni un gigantesco filamento di materia oscura che si estende attorno a MACS J0717.5+3745  (ne abbiamo parlato in questa news). Oggi un nuovo studio, in corso di pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal si focalizza sul comportamento dinamico di uno dei quattro sottogruppi principali dell’ammasso (indicato con la lettera B), che sembra stia letteralmente precipitando verso il centro, alla spaventosa velocità di 11 milioni di chilometri orari. Velocità che consentirà molto probabilmente di superare la regione centrale dell’ammasso, ma non di sfuggire alla sua potentissima forza di attrazione gravitazionale, che lo ricaccerà indietro.

L’ ammasso di galassie e in particolare il sottogruppo B è stato osservato nelle microonde a due differenti frequenze, 140 e 268 GHz dallo strumento Bolocam del Caltech Submillimeter Observatory (CSO) sulle isole Hawaii. A condurre le osservazioni è stato un team guidato da Sunil Golwala , professore al Caltech e direttore del  CSO. Le misure alla frequenza più bassa hanno permesso di registrare il cosiddetto fenomeno Sunyaev-Zeldovich (SZ) termico, per cui la radiazione cosmica di fondo, attraversando il gas caldissimo e con un’alta densità di elettroni liberi di un ammasso di galassie, ne fuoriesce ‘energizzata’. Contro le attese dei ricercatori però, l’effetto SZ osservato alla frequenza più elevata non si accordava con le predizioni ottenute dalle misure a 140 GHz, introducendo una forte asimmetria tra l’intensità del segnale proveniente dal sottogruppo di galassie B e il resto dell’ammasso. Un risultato che è stato poi dimostrato dagli stessi ricercatori essere frutto di un’altra forma di effetto SZ, non più dovuto all’alta temperatura del gas attraversato dalla CMB, ma dall’elevatissima velocità con cui si muove il sottogruppo di galassie B. L’altra faccia dell’effetto SZ osservato nell’ammasso a MACS J0717.5+3745  è dunque di tipo cinematico ed è proporzionale alla velocità con cui si sposta la porzione di galassie B.

“L’osservazione dell’effetto cinetico Sunyaev-Zeldovich nell’ammasso MACS J0717.5+3475 è il più recente esempio degli enormi progressi fatti dalle strumentazioni astronomiche” commenta Fabio Finelli, ricercatore dell’INAF-IASF di Bologna. “Prima di tale osservazione in un singolo ammasso, l’effetto cinetico Sunyaev-Zeldovich era stato rilevato statisticamente dai dati dell’Atacama Telescope Project e della Sloan Digital Sky Survey”.

 

Per saperne di più:

  • l’articolo A Measurement of the Kinetic Sunyaev-Zel’dovich Signal Toward MACS J0717.5+3745 di Jack Sayers et al. in pubblicazione sulla rivista The Astrophyiscal Journal

Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Galliani