Immagine radio a 19 GHz del relitto nell’ ammasso Ciza J2242.8+5301. La direzione e l’intensità delle linee di forza campo magnetico è indicata dai vettori celesti. Nel riquadro in basso a destra viene mostrata un’immagine del fascio dei 7 beam che Srt è in grado di captare simultaneamente a questa frequenza. Crediti: Inaf per le immagini radio, Stellarium per lo sfondo, elaborazione Matteo Murgia, Inaf-Oac 2020
Ciza J2242.8+5301 è il complicato nome di un ammasso di galassie situato a tre miliardi di anni luce da noi, nella costellazione della Lucertola. Un team internazionale coordinato dall’astrofisica dell’Inaf di Cagliari Francesca Loi lo ha osservato per ben 240 ore utilizzando il Sardinia Radio Telescope (Srt) – il più grande radiotelescopio italiano, costruito a San Basilio, a 40 km da Cagliari. I risultati hanno consentito di correggere i controversi risultati di studi precedenti.
Per capire le implicazioni di questo studio, pubblicato lo scorso agosto su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, occorre infatti ricordare che una ricerca del 2016, effettuata con tecnica radiointerferometrica (ossia con un gruppo di telescopi lontani fra loro che osservano contemporaneamente lo stesso oggetto), aveva rilevato un brusco calo del segnale radio di una sorgente appartenente all’ammasso in questione se osservata ad alte frequenze, oltre i 10 GHz. Questo calo ha stupito i ricercatori ed è stato attribuito a caratteristiche intrinseche della sorgente stessa, appartenente alla classe dei relitti radio. Successivi studi hanno cercato di teorizzare spiegazioni plausibili, richiedendo però variazioni importanti agli scenari più “classici” ipotizzati fino ad allora.
A fine 2019 Francesca Loi ha elaborato un progetto per osservare Ciza J2242.8+5301 con il Sardinia Radio Telescope a frequenze radio molto alte per questa classe di oggetti, ben 18,6 GHz, allo scopo di reperire informazioni utili a capire la genesi, l’evoluzione e la costante interazione delle particelle sparse negli ammassi. E, quasi inaspettata, è arrivata anche la risposta al precedente enigma: il brusco calo del segnale nelle osservazioni del 2016 era dovuto solamente ai limiti tecnici dei telescopi utilizzati. Le immagini ottenute con Srt mostrano, invece, un calo del segnale niente affatto brusco, e anzi molto lineare e progressivo.
Un risultato, questo, ben illustrato dall’immagine riportata in apertura di Ciza J2242.8+5301 a 19 GHz, la prima al mondo mai ottenuta a frequenza così alta per un relitto radio. Si tratta di un’immagine spettro-polarimetrica, in quanto Srt è stato in grado di captare non solo il segnale radio (“spettro”) dell’ammasso ma anche di individuare tracce del suo campo magnetico attraverso la rilevazione dell’emissione radio polarizzata, da cui è possibile estrarre informazioni sia sull’intensità che sulla direzione del campo magnetico che alimenta il relitto radio. Stiamo parlando di una intensità 200mila volte inferiore a quella del campo magnetico terrestre, individuata in un oggetto lontano tre miliardi di anni luce occupante una superficie di osservazione pari a un terzo del diametro lunare (circa 10 arcominuti). Srt è riuscito a captare questo tenue segnale radio grazie, appunto, al sensibilissimo ricevitore a 19 GHz, capace di osservare simultaneamente fino a sette distinte regioni del cielo.
La costellazione della Lucertola, nella cui direzione si trova l’ammasso, è piccola e poco appariscente: si trova molto vicina alla famosa “W” di Cassiopea, facilmente visibile tutto l’anno nel cielo boreale in corrispondenza della Via Lattea. Non certo la zona migliore per osservare un oggetto extragalattico. Allora perché cercare ammassi lontani schivando stelle vicine (si fa per dire) anziché cercare comodamente nei pressi dei deserti poli galattici? Semplicemente perché in questi ultimi gli ammassi erano stati già individuati con i telescopi ottici, mentre nelle zone adiacenti al piano galattico non erano stati trovati fino all’avvio del progetto Ciza – che sta, appunto, per “clusters in the zone of avoidance”, ovvero “ammassi nella zona di assenza”.
«Il nostro studio», spiega Loi, «dimostra in che misura il Sardinia Radio Telescope può contribuire non solo ad aiutarci a comprendere l’origine e l’evoluzione dei relitti radio negli ammassi di galassie, ma anche ad allargare la nostra finestra radio sull’universo. Negli ultimi decenni infatti si sta investendo molto sulla radioastronomia alle medie e basse frequenze. Un caso certamente molto importante per la nostra comunità è rappresentato da Lofar, che sta esplorando con successo il cielo a basse frequenze. Il nostro studio apre dunque la strada all’utilizzo di Srt per osservazioni spettro-polarimetriche di precisione ad alta frequenza, che permetteranno di esplorare nuovi limiti mai raggiunti prima, aiutandoci a completare e migliorare lo studio di tanti oggetti sparsi nel cosmo».
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Spectropolarimetric observations of the CIZA J2242.8+5301 northern radio relic: no evidence of high-frequency steepening”, di F Loi, M Murgia, V Vacca, F Govoni, A Melis, D Wittor, M Kierdorf, A Bonafede, W Boschin, M Brienza, E Carretti, R Concu, L Feretti, F Gastaldello, R Paladino, K Rajpurohit, P Serra e F Vazza