Nascosti in una lontana collisione di un ammasso di galassie ci sono fili di gas che ricordano l'astronave Enterprise, un'iconica astronave del franchise di "Star Trek".

Gli ammassi di galassie, strutture cosmiche contenenti centinaia o addirittura migliaia di galassie, sono gli oggetti più grandi dell'Universo tenuti insieme dalla gravità. Il gas multimilionario riempie lo spazio tra le singole galassie. La massa del gas caldo è circa sei volte maggiore di quella di tutte le galassie messe insieme. Questo gas surriscaldato è invisibile ai telescopi ottici, ma brilla nei raggi X, quindi per studiarlo è necessario un telescopio a raggi X come l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA.

Combinando i raggi X con altri tipi di luce, come le onde radio, si può ottenere un quadro più completo di questi importanti oggetti cosmici. Una nuova immagine composita dell'ammasso di galassie Abell 1033, compresi i raggi X di Chandra (viola) e l'emissione radio dalla rete LOFAR (Low-Frequency Array) nei Paesi Bassi (blu), fa proprio questo. Viene anche mostrata l'emissione ottica della Sloan Digital Sky Survey. L'ammasso di galassie si trova a circa 1,6 miliardi di anni luce dalla Terra.

Usando i raggi X e i dati radio, gli scienziati hanno determinato che Abell 1033 è in realtà due ammassi di galassie in fase di collisione. Questo evento straordinariamente energico, accadendo dall'alto verso il basso nell'immagine, ha prodotto turbolenze e onde d'urto, simile ai boom sonici prodotti da un aereo che si muove più velocemente della velocità del suono.

In Abell 1033, la collisione ha interagito con un altro processo cosmico energetico:la produzione di getti di particelle ad alta velocità da parte della materia che si sviluppa a spirale in un buco nero supermassiccio, in questo caso uno situato in una galassia in uno degli ammassi. Questi getti sono rivelati dall'emissione radio ai lati sinistro e destro dell'immagine. L'emissione radio è prodotta da elettroni che si muovono a spirale attorno alle linee del campo magnetico, un processo chiamato emissione di sincrotrone.

Gli elettroni nei getti viaggiano molto vicini alla velocità della luce. Mentre la galassia e il suo buco nero si spostavano verso la parte inferiore dell'immagine, il getto a destra ha rallentato mentre si schiantava contro il gas caldo nell'altro ammasso di galassie. Il getto di sinistra non ha rallentato perché ha incontrato molto meno gas caldo, dando un aspetto deformato ai getti, piuttosto che la linea retta che si vede tipicamente.

Questa immagine di Abell 1033 fornisce anche un esempio di "pareidolia", un fenomeno psicologico in cui forme e modelli familiari sono visti in dati altrimenti casuali. In Abell 1033, le strutture nei dati creano una strana somiglianza con molte delle rappresentazioni dell'astronave Enterprise immaginaria di Star Trek.

Per quanto riguarda la ricerca astrofisica, uno studio dettagliato dell'immagine mostra che l'energia degli elettroni nella "sezione disco" e nel collo dell'emissione radio a forma di astronave in Abell 1033 è superiore a quella trovata nella sezione stellare verso il basso a sinistra (vedi etichette). Ciò suggerisce che gli elettroni sono stati riattivati, presumibilmente quando i getti interagiscono con turbolenze o onde d'urto nel gas caldo. Gli elettroni energetici che producono l'emissione radio normalmente perderanno notevoli quantità di energia in decine di centinaia di milioni di anni mentre irradiano. L'emissione radio diventerebbe quindi non rilevabile. Però, la vasta emissione radio osservata in Abell 1033, si estende su circa 500, 000 anni luce, implica che gli elettroni energetici sono presenti in quantità maggiori e con energie più elevate di quanto si pensasse in precedenza. Un'idea è che gli elettroni abbiano ricevuto un'ulteriore spinta energetica da ulteriori scariche e turbolenze.

Altre fonti di emissione radio nell'immagine oltre all'oggetto a forma di nave stellare sono i getti più corti di un'altra galassia (etichettati "getti corti") e una "fenice radio" costituita da una nuvola di elettroni che si è affievolita nell'emissione radio ma è stata poi riattivata quando le onde d'urto hanno compresso la nuvola. Ciò ha fatto sì che la nuvola risplendesse ancora una volta alle frequenze radio, come abbiamo riportato nel 2015.

Il team che ha realizzato questo studio utilizzerà le osservazioni con Chandra e LOFAR per cercare ulteriori esempi di ammassi di galassie in collisione con emissioni radio deformate, per approfondire la loro comprensione di questi oggetti energetici.

Un articolo che descrive questo risultato è stato pubblicato il 4 ottobre, numero 2017 di Progressi scientifici .