Il campo magnetico galattico gioca un ruolo importante nell'evoluzione della galassia, ma il suo comportamento su piccola scala è ancora poco conosciuto. Inoltre non è noto se permea o meno l'alone della galassia. Utilizzando le osservazioni delle pulsar nell'ammasso globulare dell'alone 47 Tuc, un gruppo di ricerca internazionale guidato da Federico Abbate del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, Germania che ha iniziato questo lavoro presso l'Università degli Studi di Milano Bicocca e l'INAF-Osservatorio Astronomico di Cagliari, potrebbe sondare per la prima volta il campo magnetico galattico su scale di pochi anni luce. Hanno scoperto un forte campo magnetico inaspettato nella direzione dell'ammasso. Questo campo magnetico punta perpendicolarmente al disco galattico e potrebbe essere spiegato da un'interazione con il vento galattico. Questo è un deflusso magnetizzato che si estende dal disco galattico nell'alone circostante e la sua esistenza non è mai stata dimostrata prima.

I risultati sono pubblicati nel numero di questa settimana di Astronomia della natura .

47 Tucani, o 47 Tuc come si dice di solito, è uno spettacolare ammasso globulare visibile ad occhio nudo nella costellazione "Tucana" nel cielo australe vicino alla Piccola Nube di Magellano. La prima pulsar in questo ammasso è stata scoperta nel 1990 con il radiotelescopio Parkes da 64 m in Australia, e presto ne furono trovati altri con lo stesso telescopio. Attualmente ci sono 25 pulsar conosciute in 47 Tuc. Per questa ragione, questo ammasso globulare molto ben studiato è diventato uno dei più importanti anche per gli astronomi di pulsar.

Le pulsar sono sorgenti periodiche che consentono agli astronomi di misurare la cosiddetta misura di dispersione che è un ritardo del tempo di arrivo dei singoli impulsi a frequenze diverse. Questo ritardo è proporzionale alla densità degli elettroni liberi lungo il percorso dalla pulsar alla Terra. "Nel 2001, abbiamo notato che le pulsar nella parte lontana dell'ammasso avevano una misura di dispersione maggiore di quelle nella parte vicina, che implicava la presenza di gas nel cluster, " afferma Paulo Freire del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) che ha guidato una serie di progetti di ricerca su 47 Tuc.

Ciò che rende ancora più interessante 47 Tuc è che l'ammasso si trova a una distanza di circa 15, 000 anni luce, situato in un'area relativamente indisturbata nell'alone galattico. L'alone circonda il disco galattico e ospita pochissime stelle e piccolissime quantità di gas. "Le pulsar in questo ammasso possono darci una visione unica e senza precedenti della geometria su larga scala del campo magnetico nell'alone galattico". dice Federico Abbate, autore principale del documento e ora lavora presso MPIfR, che ha eseguito l'analisi durante il suo dottorato di ricerca. all'Università degli Studi di Milano-Bicocca e all'INAF-Osservatorio Astronomico di Cagliari.

Comprendere la geometria e la forza dei campi magnetici galattici è essenziale per tracciare un'immagine completa della galassia. I campi magnetici possono influenzare la formazione stellare, regolano la propagazione delle particelle ad alta energia e aiutano a stabilire la presenza di un deflusso di gas su scala galattica dal disco all'alone circostante. Nonostante la loro importanza, la geometria su larga scala dei campi magnetici nell'alone galattico non è completamente nota.

I campi magnetici non sono osservabili direttamente, ma gli scienziati sfruttano gli effetti che hanno sul plasma a bassa densità che permea il disco galattico. In questo plasma, gli elettroni sono separati dai nuclei atomici e si comportano come piccoli magneti. Gli elettroni sono attratti dal campo magnetico e sono costretti a orbitare attorno alle linee del campo magnetico, emettendo radiazioni note come radiazioni di sincrotrone. Oltre a emettere le proprie radiazioni, gli elettroni liberi lasciano anche un'impronta particolare sulla radiazione polarizzata che viaggia attraverso il plasma. Il campo elettromagnetico della radiazione polarizzata oscilla sempre nella stessa direzione e gli elettroni in un mezzo magnetizzato ruoteranno in questa direzione di quantità diverse a frequenze diverse. Questo effetto è chiamato rotazione di Faraday ed è misurabile solo alle frequenze radio.

Le osservazioni dell'emissione radio polarizzata funzionano bene per limitare il campo magnetico nel disco galattico dove il plasma è sufficientemente denso. Nell'alone galattico, però, la densità del plasma è troppo bassa per osservare direttamente gli effetti. Per questa ragione, la geometria e la forza del campo magnetico nell'alone sono sconosciute ei modelli prevedono che potrebbe essere parallelo o perpendicolare al disco. La presenza di un deflusso magnetizzato dal disco all'alone è stata suggerita a seguito di osservazioni in altre galassie. Può anche spiegare l'emissione diffusa di raggi X nella galassia.

Recenti osservazioni delle pulsar in 47 Tuc, eseguita anche con il radiotelescopio Parkes in Australia, sono stati in grado di misurare la loro emissione radio polarizzata e la loro rotazione di Faraday. Questi rivelano la presenza di un campo magnetico nell'ammasso globulare che è sorprendentemente forte, così forte, infatti, che non può essere mantenuto dall'ammasso globulare stesso ma richiede una fonte esterna situata nell'alone galattico. La direzione del campo magnetico è compatibile con quella del vento galattico, perpendicolare al disco galattico. L'interazione del vento galattico e dell'ammasso forma uno shock che amplifica il campo magnetico ai valori osservati.

Questo lavoro rivela una nuova tecnica per studiare il campo magnetico nell'alone galattico. Questo ammasso è un bersaglio perfetto per le osservazioni con l'innovativo radiotelescopio MeerKAT in Sud Africa. "Nel futuro prossimo, il telescopio MeerKAT migliorerà notevolmente le misurazioni di polarizzazione e forse non solo confermerà la presenza del vento galattico ma ne limiterà anche le proprietà, " dice Andrea Possenti dell'INAF—Osservatorio Astronomico di Cagliari che è coinvolto negli sforzi delle pulsar dell'ammasso globulare con MeerKAT insieme all'MPIfR. Inoltre, questo potente telescopio in particolare con il suo ulteriore sviluppo verso lo Square Kilometer Array (SKA) ha la capacità di osservare altri ammassi globulari nell'alone e corroborare i risultati.