Gli astronomi hanno scoperto enormi strutture radio circolari di origine sconosciuta attorno ad alcune galassie. Ora, nuove osservazioni di una di quelle soprannominate Quadrifoglio suggeriscono che sia stata creata dallo scontro di gruppi di galassie.
Lo studio di queste strutture, chiamate collettivamente ORC (cerchi radio dispari), sotto un diverso tipo di luce ha offerto agli scienziati la possibilità di sondare qualsiasi cosa, dalle onde d'urto supersoniche al comportamento del buco nero.
"Questa è la prima volta che qualcuno osserva un'emissione di raggi X associata a un ORC", ha affermato Esra Bulbul, astrofisica presso l'Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre a Garching, in Germania, che ha condotto lo studio. "Era la chiave mancante per svelare il segreto della formazione del Quadrifoglio."
Un articolo che descrive i risultati è stato pubblicato su Astronomy &Astrophysicals il 30 aprile.
Fino al 2021 nessuno sapeva dell’esistenza degli ORC. Grazie al miglioramento della tecnologia, le rilevazioni radio sono diventate abbastanza sensibili da captare segnali così deboli. Nel corso di alcuni anni, gli astronomi scoprirono otto di queste strane strutture sparse in modo casuale oltre la nostra galassia. Ciascuno è abbastanza grande da avvolgere un'intera galassia, a volte diverse.
"La potenza necessaria per produrre un'emissione radio così estesa è molto forte", ha detto Bulbul. "Alcune simulazioni possono riprodurre le loro forme ma non la loro intensità. Nessuna simulazione spiega come creare gli ORC."
Quando Bulbul apprese che gli ORC non erano stati studiati alla luce dei raggi X, lei e il ricercatore post-dottorato Xiaoyuan Zhang iniziarono a studiare attentamente i dati di eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array), un telescopio orbitante a raggi X tedesco/russo. Hanno notato un'emissione di raggi X che sembrava potesse provenire dal Cloverleaf, in base a meno di sette minuti di osservazione.
Ciò ha dato loro argomenti sufficientemente validi per mettere insieme un team più numeroso e assicurarsi più tempo per il telescopio con XMM-Newton, una missione dell'ESA (Agenzia spaziale europea) con il contributo della NASA.
"Ci erano state assegnate circa cinque ore e mezza e i dati sono arrivati una sera tardi di novembre", ha detto Bulbul. "L'ho inoltrato a Xiaoyuan, e lui è venuto nel mio ufficio la mattina dopo e ha detto:'Rilevamento', e ho iniziato a fare il tifo!"
"Siamo stati davvero fortunati", ha detto Zhang. "Abbiamo visto diverse sorgenti puntiformi di raggi X plausibili vicino all'ORC nelle osservazioni di eROSITA, ma non l'emissione ampliata che abbiamo visto con XMM-Newton. Si scopre che le sorgenti di eROSITA non potevano provenire dal Cloverleaf, ma era abbastanza convincente per permetterci di dare un'occhiata più da vicino."
Galassie galanti
L'emissione di raggi X traccia la distribuzione del gas all'interno del gruppo di galassie come il nastro della polizia attorno a una scena del crimine. Vedendo come il gas è stato disturbato, gli scienziati hanno stabilito che le galassie incastonate nel Quadrifoglio sono in realtà membri di due gruppi separati che si sono avvicinati abbastanza da fondersi. La temperatura dell'emissione suggerisce anche il numero di galassie coinvolte.
Quando le galassie si uniscono, la loro maggiore massa combinata aumenta la loro gravità. Il gas circostante inizia a cadere verso l'interno, riscaldando il gas in caduta. Maggiore è la massa del sistema, più caldo diventa il gas.
Sulla base dello spettro dei raggi X dell'emissione, è di circa 15 milioni di gradi Fahrenheit, o tra 8 e 9 milioni di gradi Celsius. "Questa misurazione ci permette di dedurre che l'ORC Cloverleaf è ospitato da circa una dozzina di galassie che hanno gravitato insieme, il che concorda con ciò che vediamo nelle immagini in luce visibile profonda", ha detto Zhang.
Il team propone che la fusione abbia prodotto onde d'urto che hanno accelerato le particelle per creare emissioni radio.
"Le galassie interagiscono e si uniscono continuamente", ha detto Kim Weaver, scienziato del progetto XMM-Newton della NASA presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, che non è stato coinvolto nello studio. “Ma la fonte delle particelle accelerate non è chiara. Un’idea affascinante per il potente segnale radio è che i buchi neri supermassicci residenti abbiano attraversato episodi di attività estrema in passato, e gli elettroni residui di quell’antica attività siano stati riaccelerati da questo evento di fusione. "
Mentre le fusioni di gruppi di galassie sono comuni, gli ORC sono molto rari. E non è ancora chiaro come queste interazioni possano produrre emissioni radio così forti.
"Le fusioni costituiscono la spina dorsale della formazione delle strutture, ma c'è qualcosa di speciale in questo sistema che fa aumentare le emissioni radio", ha detto Bulbul. "Non possiamo dire in questo momento di cosa si tratta, quindi abbiamo bisogno di dati sempre più approfonditi provenienti sia dai radiotelescopi che dai telescopi a raggi X."
Il team ha risolto il mistero della natura dell'ORC Cloverleaf, ma ha anche sollevato ulteriori domande. Hanno in programma di studiare il Quadrifoglio in modo più dettagliato per ottenere risposte.
"Abbiamo da imparare molto da osservazioni più approfondite perché queste interazioni coinvolgono tutti i tipi di scienza", afferma Weaver. "In questo piccolo pacchetto hai praticamente tutto ciò di cui abbiamo a che fare nel cosmo. È come un mini universo."
Ulteriori informazioni: E. Bulbul et al, L'origine della fusione di gruppi di galassie del sistema di cerchi radio dispari di Cloverleaf, Astronomia e astrofisica (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449900
Informazioni sul giornale: Astronomia e astrofisica
Fornito dalla NASA
