Una chiave di violino cosmica è al centro della nuova immagine composita rilasciata dall’osservatorio a raggi X Chandra della Nasa. A disegnarne la forma del caratteristico simbolo musicale sono le onde radio osservate da Lofar (Low Frequency Array), una rete di decine di migliaia di antenne distribuite in Europa, mentre i raggi X dei telescopi spaziali Chandra ed eRosita rivelano il gas caldo dell’ammasso di galassie che la ospita. Completano l’immagine le osservazioni nell’infrarosso.
La radiosorgente Treble Clef. Crediti: Raggi X: Nasa/Cxc/Inaf-Ira/A. Botteon et al.; Infrarosso: Ukidss-Gps; Radio: Astron/Lofar; Elaborazione dell’immagine: Nasa/Cxc/Sao/N. Wolk
La nuova immagine composita si basa sulle osservazioni analizzate nello studio pubblicato recentemente su Astronomy & Astrophysics e guidato da Andrea Botteon, con Marisa Brienza come seconda autrice, entrambi dell’Istituto di radioastronomia (Ira) dell’Inaf di Bologna. Il lavoro è firmato da un gruppo internazionale e comprende anche contributi di altri membri dell’Ira e dell’Istituto di astrofisica spaziale e fisica cosmica dell’Inaf di Milano.
Il lavoro combina dati radio delle survey Lofar LoTss-Dr3 e LoLss-Dr2, quest’ultima di prossima pubblicazione, con nuove osservazioni del radiotelescopio indiano uGmrt e nei raggi X di Chandra. A questi si aggiungono dati nei raggi X di eRosita e nel vicino infrarosso di UkIrt, alle Hawaii. Il gruppo ha così caratterizzato per la prima volta l’ammasso che ospita la radiosorgente e ha indagato l’origine di quest’ultima, soprannominata Treble Clef, “chiave di violino”, appunto.
Operazione non facile questa, a causa della sua posizione: la sorgente si trova in una direzione in cui il nostro sguardo attraversa il disco della Via Lattea: stelle, gas e polveri presenti lungo questa linea di vista ostacolano fortemente le osservazioni dalla Terra e in particolare nella luce visibile. È stato quindi fondamentale combinare le osservazioni radio della sorgente con quelle spaziali nell’infrarosso, utili a individuare le galassie dell’ammasso, e nei raggi X, che ne rivelano il gas caldo.
Chandra e il telescopio tedesco per raggi X eRosita (Extended Röntgen Survey with an Imaging Telescope Array) hanno rilevato gas caldo e diffuso in corrispondenza della Treble Clef, confermandone l’associazione con un ammasso di galassie. L’analisi ha inoltre stabilito che il sistema è in realtà composto da due ammassi in fase di fusione (merging). Gli ammassi di galassie sono tra le più grandi strutture dell’universo: possono contenere centinaia o migliaia di galassie e immense riserve di gas a temperature di milioni di gradi.
La nuova immagine composita mostra in blu il gas a temperature di milioni di gradi rilevato nei raggi X dai telescopi spaziali Chandra ed eRosita. Una parte dei dati di Chandra è stata elaborata con una tecnica specifica per mettere in risalto alcune caratteristiche dell’emissione. In rosso sono invece rappresentate le osservazioni radio di Lofar. Completano l’immagine, i dati nell’infrarosso dello United Kingdom Infrared Telescope, rappresentati prevalentemente in bianco.
Andrea Botteon e Marisa Brienza dell’Istituto di Radioastronomia (Ira) dell’Inaf di Bologna
L’indagine è partita proprio dall’insolita struttura radio della sorgente. «Mentre esaminavamo i dati della survey LoTss-Dr3, ha attirato la nostra attenzione una sorgente brillante e ricca di filamenti», racconta Andrea Botteon. «Comprenderne l’origine, però, era difficile perché mancavano osservazioni complementari. Il primo passo è stato quindi proporre nuove osservazioni con il radiotelescopio uGmrt. La proposta è stata accettata e i nuovi dati hanno mostrato che l’emissione radio diminuisce rapidamente al crescere della frequenza: una caratteristica che descriviamo come uno spettro radio ripido. Insieme alla sua forma particolare, questo suggeriva che la sorgente fosse una “fenice radio” in un ammasso di galassie, un’interpretazione che abbiamo confermato analizzando nuove osservazioni nei raggi X».
Il nome “fenice radio” richiama un’emissione che torna a brillare dopo essersi affievolita. Secondo lo scenario proposto nello studio, la Treble Clef si sarebbe infatti formata in due fasi. Inizialmente, un buco nero supermassiccio, probabilmente ospitato nella galassia più brillante dell’ammasso, avrebbe espulso plasma a velocità prossime a quella della luce. Le particelle cariche del plasma, muovendosi nei campi magnetici, avrebbero prodotto emissione radio di sincrotrone, poi affievolitasi man mano che perdevano energia.
Successivamente, la collisione dell’ammasso che ospita la sorgente con un altro ammasso di galassie avrebbe “ravvivato” l’emissione radio, fornendo nuova energia alle particelle e/o amplificando i campi magnetici. Anche le onde d’urto generate dalla collisione — simili a quelle che producono i boati degli aerei supersonici — potrebbero aver contribuito a questo processo.
Per cercare indizi della collisione, il gruppo ha analizzato le irregolarità nella distribuzione del gas caldo osservato da Chandra. Dall’immagine nei raggi X è stato sottratto un modello ovale e simmetrico che descrive la distribuzione della maggior parte del gas dell’ammasso. Nell’immagine residua emergono così due zone di emissione più intensa, a sinistra e a destra di una regione centrale più debole. Questa disposizione suggerisce che la collisione sia avvenuta prevalentemente lungo la direzione destra-sinistra nell’immagine. Secondo lo scenario proposto, lo scontro tra i due ammassi risalirebbe a qualche centinaio di milioni di anni fa e i due sistemi starebbero ora allontanandosi l’uno dall’altro.
Se le osservazioni permettono di ricostruire la storia fisica della sorgente, la sua forma lascia spazio anche all’immaginazione. La chiave di violino che le ha dato il soprannome non è l’unica figura riconoscibile: nella stessa struttura radio si può intravedere anche un drago gallese visto di profilo. Entrambe le somiglianze sono esempi di pareidolia, il fenomeno che ci porta a riconoscere figure familiari in ciò che osserviamo.
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The Treble Clef radio phoenix and its old nonthermal filaments”, di A. Botteon, M. Brienza, K. Rajpurohit, N. Lyskova, E. Churazov, I. Khabibullin, T. Pasini, E. O’Sullivan, G. Brunetti, F. De Gasperin, E. De Rubeis, F. Gastaldello, D. N. Hoang, R. Kraft, G. Schellenberger, R. Sunyaev, R. J. van Weeren e F. Vazza