SCOPERTA PER CASO CON LOFAR

Alcioneo, la radiogalassia più grande di sempre

Si trova a tre miliardi di anni luce da noi e si estende per una lunghezza record – almeno 16 milioni di anni luce: la sua coppia di pennacchi di plasma occupa una regione di cielo ampia quanto la Luna, ed è la più grande struttura associata a una galassia mai scoperta. Ne parliamo con uno degli autori dello studio, l’astrofisico italiano Andrea Botteon, oggi all’Università di Leiden

     17/02/2022
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Immagine composita in radio e in infrarosso di Alcioneo, una radiogalassia che si estende per almeno 16 milioni di anni luce. Crediti: Martijn S.S.L. Oei et al., A&A, 2022

È, in proiezione, la più grande struttura associata a una galassia mai osservata finora. Una radiogalassia per la precisione, i cui pennacchi di plasma sarebbero lunghi, da parte a parte, circa 16 milioni di anni luce. Il nome, manco a dirlo, deriva dalla mitologia greca, ed è quello di uno dei giganti che combattevano contro Eracle e altri Olimpi per la supremazia del cosmo: Alcioneo. I risultati sono stati accettati per la pubblicazione su Astronomy and Astrophysics.

«La scoperta è stata una sorpresa anche per noi», racconta a Media Inaf  Andrea Botteon, ricercatore postdoc all’università di Leiden e coautore dello studio. «Le osservazioni che abbiamo utilizzato non erano infatti dedicate ad Alcioneo, ma provengono dalla Lofar Two-metre Sky Survey, un grande progetto di cui fa parte il nostro team e che ha come scopo l’osservazione dell’intero cielo settentrionale tramite l’utilizzo della rete di antenne che costituiscono il radiotelescopio Lofar. Il primo autore autore dello studio, Martijn Oei, dottorando in astrofisica all’Università di Leiden, mentre scrutava queste immagini ha notato Alcioneo e, una volta eseguiti dei conti, ha misurato la dimensione di 16 milioni di anni luce, capendo che aveva trovato qualcosa di speciale e che meritava una pubblicazione».

Ma da dove viene quel pennacchio di plasma così esteso? Radiogalassie come quella scoperta portano al centro un buco nero supermassiccio attivo, che eietta materiale come gas e polveri a velocità relativistiche prossime a quella della luce. In questo processo violento, la polvere di stelle si riscalda così tanto che si dissolve in plasma e brilla in luce radio.

«Alcioneo è una galassia che al suo centro ospita un buco nero che sta inghiottendo materia espellendone una parte sotto forma di getti dalla forte emissione radio», spiega Botteon. «Questi getti si estendono per diverse migliaia di anni luce, al di fuori della galassia stessa, nell’immenso vuoto cosmico. Il materiale espulso viene accumulato alla fine dei getti in gigantesche bolle di elettroni e campi magnetici chiamati lobi. Per Alcioneo, la distanza tra questi lobi è ben 16 milioni di anni luce: un record. Questa distanza equivale circa a 160 volte quella della nostra galassia, la Via Lattea».

Una piccola precisazione, però. La distanza di cui racconta il ricercatore e determinata nello studio è solo un limite inferiore a quel che potrebbe essere l’estensione vera dei pennacchi di Alcioneo: le immagini astronomiche, infatti, sono prese da un unico punto di vista (la Terra), e quindi non contengono profondità. Di conseguenza, gli scienziati possono misurare solo una parte della lunghezza della radiogalassia: un lower limit della lunghezza totale, appunto. Già questo basta, comunque, per stabilire un record che lascia gli astronomi senza parole e senza spiegazioni.

«Eravamo già a conoscenza di radiogalassie “giganti” nell’universo», continua Botteon. «Tuttavia, la maggior parte di esse ha dimensioni di qualche milione di anni luce. La dimensione di 16 milioni di anni luce rende Alcioneo “la più gigante tra le giganti”. Il motivo? Questo è ancora sotto investigazione. Infatti, questa galassia non ha nulla di particolarmente diverso rispetto alle altre radiogalassie giganti osservate finora, oltre che la sua dimensione record. Stiamo ancora cercando di capire come mai una galassia così ordinaria sia in grado di produrre una struttura così grande. Una delle ipotesi è che Alcioneo si trovi in una regione dell’universo poco densa, in cui i getti dal buco nero possono propagarsi nello spazio senza particolari ostacoli gonfiando gli enormi lobi radio».

E, pensando proprio a dove si trova questa radiogalassia, i ricercatori scrivono che i suoi pennacchi potrebbero rivelare informazioni sui filamenti che costituiscono la cosiddetta struttura su larga scala dell’universo. Cosmic web, letteralmente “rete cosmica”, è il nome con cui si indica la struttura a filamenti e nodi (ammassi) dell’universo attuale. Appare, a volerla immaginare, proprio come la rete neurale del nostro cervello. Le galassie nei filamenti e negli ammassi sono visibili poiché emettono molta radiazione elettromagnetica a lunghezze d’onda note, mentre l’individuazione del materiale che popola lo spazio tra le galassie (il mezzo intergalattico appunto) ha avuto successo praticamente solo negli ammassi, dove emette a lunghezze d’onda dei raggi X. Nel caso di Alcioneo, che si trova a tre miliardi di anni luce da noi e i cui pennacchi di plasma occupano una regione di cielo grande come la Luna, l’emissione è piuttosto debole ed è stata resa visibile infatti solo da una rielaborazione accurata di immagini già esistenti.

Ora, dal momento che Alcioneo, proprio come la Via Lattea, abita un filamento, i suoi pennacchi sentono un vento contrario mentre si muovono attraverso il mezzo intergalattico, che ne cambia sottilmente la direzione e la forma. Per molti anni gli scienziati hanno ipotizzato che la forma e la pressione calcolata nei pennacchi delle radiogalassie siano collegate alle proprietà dei filamenti, ma mai prima d’ora hanno trovato un esempio in cui questa connessione è così plausibile come nel caso di Alcioneo. In particolare, i pennacchi di Alcioneo sono così grandi e rarefatti che il mezzo circostante può modellarli con relativa facilità. Ora che l’abbiamo scoperta, questa galassia farà certamente ancora parlare di sé: non ci resta che attendere, la spiegazione sul mistero delle sue dimensioni sicuramente arriverà.

Per saperne di più:

  • Leggi il preprint dell’articolo in uscita su Astronomy & Astrophysics “The discovery of a radio galaxy of at least 5 Mpc”, di Martijn S.S.L. Oei, Reinout J. van Weeren, Martin J. Hardcastle, Andrea Botteon, Tim W. Shimwell, Pratik Dabhade, Aivin R.D.J.G.I.B. Gast, Huub J.A. Röttgering, Marcus Brüggen, Cyril Tasse, Wendy L. Williams e Aleksandar Shulevski