Quando i titani dello spazio - ammassi di galassie - si scontrano, possono accadere cose straordinarie. Un nuovo studio che utilizza l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA esamina le ripercussioni dopo lo scontro tra due ammassi di galassie.

Gli ammassi di galassie sono le strutture più grandi dell'Universo tenute insieme dalla gravità, contenente centinaia o addirittura migliaia di singole galassie immerse in oceani giganti di gas surriscaldato. Negli ammassi di galassie, la materia normale, come gli atomi che compongono le stelle, pianeti, e tutto sulla Terra è principalmente sotto forma di gas caldo e stelle. La massa del gas caldo tra le galassie è di gran lunga maggiore della massa delle stelle in tutte le galassie. Questa materia normale è vincolata nell'ammasso dalla gravità di una massa ancora maggiore di materia oscura.

A causa delle enormi masse e velocità coinvolte, le collisioni e le fusioni tra ammassi di galassie sono tra gli eventi più energetici dell'Universo.

In un nuovo studio sull'ammasso di galassie Abell 1775, situato a circa 960 milioni di anni luce dalla Terra, un team di astronomi guidato da Andrea Botteon dell'Università di Leiden nei Paesi Bassi ha annunciato di aver trovato uno schema a forma di spirale nei dati a raggi X di Chandra. Questi risultati implicano un passato turbolento per il cluster.

Quando due ammassi di galassie di diverse dimensioni hanno una collisione radente, il grappolo più piccolo inizierà a solcare quello più grande. (A causa della sua massa superiore, l'ammasso più grande ha il sopravvento quando si tratta di attrazione gravitazionale.) Mentre l'ammasso più piccolo si sposta, il suo gas caldo viene strappato via per attrito. Questo lascia dietro di sé una scia, o coda, che si trascina dietro il grappolo. Dopo che il centro dell'ammasso più piccolo passa per il centro di quello più grande, il gas nella coda inizia a incontrare meno resistenza e supera il centro del suo grappolo. Ciò può causare la "fionda" della coda mentre vola di lato, curvando mentre si estende lontano dal centro del cluster.

I dati più recenti di Chandra contengono prove, inclusa la luminosità dei raggi X e le temperature che rappresentano, per una di queste code ricurve a "fionda". Precedenti studi di Abell 1775 con Chandra e altri telescopi hanno suggerito, ma non ha confermato, che c'era una collisione in corso in questo sistema.

Una nuova immagine di Abell 1775 contiene i raggi X di Chandra (blu), dati ottici dal telescopio Pan-STARRS alle Hawaii (blu, giallo, e bianco), e dati radio dal LOw Frequency ARray (LOFAR) nei Paesi Bassi (rosso). La coda è etichettata in questa immagine insieme a una regione di gas con un bordo curvo, chiamato "fronte freddo, " che è più denso e più freddo del gas in cui sta correndo. La coda e il fronte freddo si curvano tutti nella stessa direzione, creando un aspetto a spirale. Un'immagine con etichetta separata mostra il campo visivo dei dati Chandra.

Gli astronomi avevano precedentemente scoperto che Abell 1775 contiene un enorme getto e una sorgente radio, che si vede anche in questa nuova immagine composita. Questo getto è alimentato da un buco nero supermassiccio in una grande galassia ellittica al centro dell'ammasso. Nuovi dati dal LOFAR e dal Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in India rivelano che il getto radio è in realtà lungo 2,6 milioni di anni luce. Questo è circa il doppio del tempo che gli astronomi pensavano che fosse prima e lo rende uno dei più lunghi mai osservati in un ammasso di galassie. La struttura del getto cambia bruscamente mentre attraversa il gas a bassa densità nella parte superiore dell'immagine, oltre il confine del fronte freddo, implicando che la collisione l'ha influenzata.

Secondo il nuovo studio, i movimenti del gas all'interno dell'ammasso potrebbero essere responsabili di altre strutture rilevate osservando Abell 1775 in onde radio, come due filamenti situati vicino all'origine del getto (uno di questi è etichettato). I dati LOFAR e Chandra hanno anche permesso ai ricercatori di studiare in modo molto dettagliato i fenomeni che contribuiscono all'accelerazione degli elettroni sia nel getto di questa galassia che nell'emissione radio vicino al centro dell'ammasso più grande.

Esiste una spiegazione alternativa per l'aspetto del cluster. Quando un piccolo cluster si avvicina a uno più grande, il denso gas caldo dell'ammasso più grande sarà attratto da esso per gravità. Dopo che l'ammasso più piccolo passa al centro dell'altro grappolo, la direzione del moto del gas cluster si inverte, e torna indietro verso il centro dell'ammasso. Il gas a grappolo si muove di nuovo attraverso il centro e "scia" avanti e indietro, simile al vino che versa in un bicchiere che è stato scosso di lato. Il gas che svolazza finisce a spirale perché la collisione tra i due ammassi era fuori centro.

Il team di Botteon preferisce lo scenario della coda a fionda, ma un gruppo separato di astronomi guidato da Dan Hu dell'Università Jiao Tong di Shanghai in Cina è a favore della spiegazione sconclusionata basata sui dati di Chandra e dell'XMM-Newton dell'ESA. Sia la fionda che lo sloshing implicano una collisione tra due ammassi di galassie. Alla fine i due cluster si fonderanno completamente l'uno con l'altro per formare un unico, ammasso di galassie più grande.

Sono necessarie ulteriori osservazioni e modelli di Abell 1775 per aiutare a decidere tra questi due scenari.

Un articolo che descrive i risultati del team di Botteon è stato pubblicato sulla rivista Astronomia e Astrofisica ed è disponibile online. Il lavoro separato sulla teoria dello "sloshing" condotto da Dan Hu è stato accettato per la pubblicazione su The Giornale Astrofisico ed è disponibile anche online.