OSSERVATA CON MWA, PLANCK, VLA, SRT E MEERKAT

La ricorrente collera galattica di Fornax A

L’analisi comparata dei dati di ben cinque telescopi puntati sulla radiogalassia Fornax A ha portato alla scoperta di esplosioni nucleari violente e ripetute all’origine degli spettacolari “lobi” radio che la caratterizzano. Lo studio, guidato da Filippo Maccagni dell’Inaf di Cagliari, è stato pubblicato su Astronomy and Astrophysics

     29/01/2020
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Al centro dell’immagine la galassia primordiale Ngc 1316 (o “Fornax A”, in quanto radio-galassia più brillante nella costellazione della Fornace) distante oltre 60 milioni di anni Luce da noi. In rosso è marcato l’immenso alone radio che circonda la galassia, estendendosi per un milione di anni luce da parte a parte. Il trattino bianco in basso a destra corrisponde a un arcominuto, ovvero un sessantesimo di grado. Poco sopra il centro di Ngc 1316 è visibile, più piccola, Ngc 1317, una galassia a spirale grande più o meno come la Via Lattea (100mila anni luce di diametro).  Crediti immagine: F. Maccagni, D. Kleiner, Inaf-Oac, Sarao

Fornax A (o, a seconda del catalogo utilizzato, Ngc 1316) è la terza radio-galassia più “luminosa” nelle onde radio dopo Centaurus A e M 87. Si trova alla base della “Fornace”, costellazione dell’emisfero sud che contiene l’omonimo ammasso di galassie visibile, molto basso sull’orizzonte, fino a latitudini mediterranee, e dunque osservabile da alcuni telescopi dell’emisfero boreale come il Sardinia Radio Telescope (già a Milano, ad esempio, risulta invisibile). L’ultima volta che ne abbiamo scritto su Media Inaf era per raccontare dove fosse finito l’idrogeno rimasto dopo la fusione delle due galassie che hanno concorso alla sua formazione. Un evento avvenuto miliardi di anni fa.

Un nuovo studio pubblicato ieri su Astronomy & Astrophysics ci porta invece ai giorni nostri, tramite una puntuale analisi dell’attività relativa agli ultimi 24 milioni di anni. Il motivo di tanto interesse verso lo stesso oggetto sta nel progetto MeerKat Fornax Survey: utilizzando le 64 antenne del radiotelescopio MeerKat (precursore e tester di Ska, lo Square Kilometre Array), punta a svelare quanti più segreti possibile di questo angolo di cielo. Grazie a queste prime osservazioni, sono state ottenute le immagini radio più nitide e profonde di sempre. Tenendo conto che MeerKat è giusto un aperitivo dell’incredibile quantità di dati che verrà prodotta da Ska, quasi tremano i polsi.

Filippo Maccagni. Crediti: P. Soletta / Inaf Cagliari

Il nuovo studio è stato coordinato da Filippo Maccagni, astrofisico postdoc all’Inaf di Cagliari, come molti dei coautori (Matteo Murgia, Federica Govoni, Paolo Serra, Dane Kleiner, Daniel Molnár e Mpati Ramatsoku). L’attenzione dei ricercatori si è focalizzata sulla strana forma e sulla radiazione dei cosiddetti “lobi”: enormi aloni di plasma – invisibili alle frequenze ottiche ma molto evidenti in quelle radio (in rosso nell’immagin ein alto) – che caratterizzano Fornax A. Per capire i meccanismi della loro nascita, il team ha rielaborato i dati da ben cinque telescopi: il Murchison Widefield Array (Mwa) in Australia, il satellite Planck, il Very Large Array (Vla) negli Usa, il Sardinia Radio Telescope (Srt) e, ovviamente, lo stesso MeerKat, il più recente e sensibile di tutti, costruito in Sudafrica.

Le osservazioni a varie lunghezze d’onda, e in particolare il confronto tra quelle effettuate da Srt e da MeerKat, hanno consentito al team di Maccagni di svelare le varie tappe dell’evoluzione di Fornax A. I lobi di Fornax A hanno una morfologia “a doppio guscio”, in cui i filamenti densi sono incorporati in un bozzolo diffuso ed esteso. La radiazione che forma i lobi è chiamata radiazione di sincrotrone ed è caratterizzata da particelle relativistiche che viaggiano a velocità prossima a quella della luce, seguendo una traiettoria determinata dalla potenza del campo magnetico che le convoglia.

È proprio la forma a doppio guscio dei lobi, assieme alle proprietà della loro radiazione di sincrotrone a diverse frequenze, a indicare che si devono essere formati attraverso molteplici episodi di attività nucleare, e non da un singolo evento. Le proprietà dei lobi indicano inoltre che l’ultimo episodio di attività nucleare che ha iniettato al loro interno particelle relativistiche è abbastanza recente e breve (per la vita di una galassia). Questo episodio sarebbe iniziato 24 milioni di anni fa, e avrebbe avuto una durata di 12 milioni di anni, per poi interrompersi.

«Più recentemente, attorno a tre milioni di anni fa», dice Maccagni a Media Inaf, «una fase meno potente e ancora più breve, della durata di circa un milione di anni, ha generato i getti centrali a forma di S (vedi la figura qui sotto) che, pur relativamente piccoli, grazie alla sensibilità di MeerKat, sono ora perfettamente visibili, ed è stato possibile studiarli in dettaglio per la prima volta. Attualmente, i getti non sono più arricchiti di nuove particelle dal nucleo centrale ma sono anch’essi in una fase morta. La rapida intermittenza dell’attività del nucleo galattico attivo di FornaxA sarebbe causata da ricorrenti episodi di accrescimento del buco nero supermassiccio presente al centro della galassia».

I riquadri zoomano progressivamente il nucleo galattico attivo (Agn) di Fornax A, dalla forma a “S”. Nel riquadro a destra “1 kpc” significa un kilo-parsec, ovvero una distanza di 3260 anni luce. Infografica a cura di Media Inaf a partire dalle immagini realizzate con MeerKat

Questa ricorrente attività nucleare potrebbe cambiare l’evoluzione delle regioni centrali di Fornax A, e persino la sua storia di formazione stellare. È possibile, infatti, che questi continui getti di plasma intorno al nucleo contribuiscano a spostare e a riscaldare il gas interstellare, non permettendogli di raffreddarsi a sufficienza per potersi riaddensare e formare nuove stelle. Questo meccanismo, chiamato in gergo Agn feedback, probabilmente gioca un ruolo fondamentale nella regolazione della formazione stellare.

Le proprietà della radiazione di sincrotrone emessa da Fornax A indicano che solo molteplici e rapide attività nucleari avrebbero potuto formare i lobi e i getti centrali così come li vediamo ora. Al momento queste attività sono cessate, ma hanno probabilmente contribuito a cambiare le caratteristiche del gas interstellare nelle regioni centrali di Fornax A. La rapida ricorsività dell’attività nucleare sembra essere un altro elemento necessario a descrivere l’evoluzione di questo tipo di galassie.

Lo studio dimostra quanto, per i ricercatori, sia diventata normale, oltre che fondamentale, la stretta cooperazione tra osservazioni provenienti da diverse facility astronomiche come il Sardinia Radio Telescope e le ancora più futuristiche reti di antenne e interferometri come MeerKat, Mwa e Vla che nel prossimo futuro, con l’arrivo di Ska, rivoluzioneranno le nostre conoscenze in modo ancora più radicale.

Per saperne di più:

  • Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The flickering nuclear activity of Fornax A”, di F. M. Maccagni, M. Murgia, P. Serra, F. Govoni, K. Morokuma-Matsui, D. Kleiner, S. Buchner, G. I. J. Józsa, P. Kamphuis, S. Makhathini, D. Cs. Molnár, D. A. Prokhorov, A. Ramaila, M. Ramatsoku, K. Thorat e O. Smirnov