CFHTLenS g, immagini composite in banda r e i di PSZ2G099 con sovrapposti i contorni LOFAR 144 MHz ad alta risoluzione (8.300 × 4.300 ) (bianco), i contorni XMM-Newton (giallo) e i contorni della densità di luce delle galassie membri dell'ammasso (tratteggiato in rosso). Credito:Cassano et al., 2019.
Utilizzando il LOw Frequency ARray (LOFAR), gli astronomi hanno sondato PSZ2 G099.86+58.45, uno dei più densi ammassi di galassie conosciuti fino ad oggi. Lo studio ha rivelato la presenza di un alone radio in questo ammasso, rendendola una delle caratteristiche più lontane mai scoperte. La scoperta è dettagliata in un documento pubblicato il 24 luglio su arXiv.org.
Gli aloni radio sono enormi regioni di emissione radio diffusa, di solito si trovano al centro degli ammassi di galassie. Però, le emissioni diffuse hanno generalmente una luminosità superficiale molto bassa, in particolare alle frequenze GHz, ciò che li rende difficili da rilevare. La loro luminosità aumenta alle frequenze più basse, svelando la presenza di queste regioni.
Con la capacità di ottenere in profondità, alta risoluzione, immagini radio ad alta fedeltà e a bassa frequenza, LOFAR è un ottimo strumento per studiare gli aloni radio alle basse frequenze con dettagli e sensibilità senza precedenti. Così un gruppo di astronomi guidati da Rossella Cassano dell'Istituto di Radioastronomia di Bologna, Italia, impiegato LOFAR per le osservazioni dell'ammasso di galassie PSZ2 G099.86+58.45.
Ad un redshift di circa 0,62, PSZ2 G099.86+58.45 (PSZ2G099 in breve) è un ammasso di galassie massiccio e caldo di circa 684 trilioni di masse solari. Le osservazioni hanno mostrato che il cluster risiede in un ambiente ad alta densità, circa sei volte più denso della previsione media del modello di materia oscura fredda Lambda (ΛCDM) a questo redshift.
Il team di Cassano ha studiato PSZ2G099 con LOFAR come parte del programma LoTSS (LOFAR Two-meter Sky Survey). Hanno anche condotto osservazioni di follow-up del cluster utilizzando il Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA). Tutto sommato, la campagna osservativa ha portato alla rilevazione di un alone radio in questo oggetto.
"In questa lettera, riportiamo la scoperta di un alone radio nell'ammasso di galassie ad alto redshift PSZ2 G099.86+58.45 (z =0.616) con il LOw Frequency ARray (LOFAR) a 120-168 MHz, " scrivono gli astronomi sul giornale.
In particolare, Le osservazioni LOFAR a media risoluzione hanno rivelato un'emissione diffusa estesa al centro di PSZ2G099, con dimensioni misurate intorno ai 3,9 per 1,95 anni luce. Come previsto, questa emissione è molto debole alle frequenze più alte e quindi è stata rilevata a malapena da JVLA.
Gli astronomi hanno aggiunto che la morfologia dell'emissione radio osservata assomiglia a quella dell'emissione di raggi X come si vede nelle immagini fornite dalla sonda spaziale XMM-Newton dell'ESA.
Tenendo conto dell'estensione dell'emissione, morfologia, e posizione nel cluster, i ricercatori lo hanno classificato come un alone radio. Inoltre, lo spostamento verso il rosso dell'ammasso lo colloca tra i più lontani aloni radio scoperti finora, e il più lontano rilevato da LOFAR.
Nelle considerazioni conclusive, gli autori dell'articolo riferiscono che lo studio mostra il potenziale di LOFAR come sistema unico per scoprire aloni radio ad alto redshift. Dato che la frazione di ammassi con aloni radio ad alto redshift e la loro luminosità dipendono dal campo magnetico, gli scienziati sperano che gli studi statistici LOFAR su tali aloni possano fornire informazioni essenziali sull'origine dei campi magnetici negli ammassi di galassie.
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