Rappresentazione artistica della struttura su larga scala dell'Universo sopra il telescopio LOFAR. Il riquadro mostra lo zoom su un ammasso di galassie in cui si osserva un megahalo (emissione in arancione). Credits: LOFAR
Un team internazionale di ricercatori, guidato dall’Università di Amburgo, ha scoperto quattro sorgenti radio di dimensioni fino a dieci milioni di anni luce: i megahalo. Si tratta di gigantesche regioni di deboli emissioni radio che avvolgono interi ammassi contenenti migliaia galassie.
I risultati dello studio, pubblicato su Nature, sono stati ottenuti grazie al LOw Frequency ARray, LOFAR. Si tratta di un grande radio telescopio, con una rete di antenne situata principalmente nei Paesi Bassi ma che copre esattamente 7 paesi del nord Europa, originariamente progettato e costruito da ASTRON, l’Istituto olandese di radioastronomia.
Gli ammassi di galassie sono le regioni più densamente popolate dell’Universo. Sono costituiti da centinaia fino a migliaia di galassie, oltre che da gas rarefatto di particelle ad alta energia e campi magnetici. Poco si sa sull’origine di questo gas e su come particelle e campi magnetici si influenzano a vicenda.
Vista da grande distanza, la distribuzione di questi ammassi non è uniforme. Assomiglia a una struttura a rete, la cosiddetta ragnatela cosmica, ai nodi della quale centinaia o migliaia di galassie sono ammassate insieme. A volte, due ammassi di galassie entrano in collisione e si fondono in un unico ammasso: durante eventi come questi, minuscole particelle cariche vengono accelerate fino a raggiungere la velocità della luce, emettendo onde radio che possono essere rilevate con i radiotelescopi.
In questo modo, con LOFAR gli scienziati hanno scoperto quattro ammassi di galassie in cui una debole emissione radio avvolge gli interi ammassi, raggiungendo anche la loro periferia. Questi giganteschi aloni (megahalo in inglese) sono di grande interesse per i ricercatori che cercano di comprendere la struttura su larga scala dell’Universo. La ricercatrice italiana Virginia Cuciti, che ha guidato il gruppo di ricerca internazionale, ha spiegato:
I megahalo si estendono fino a dieci milioni di anni luce. Ciò significa che coprono un volume che è circa 30 volte più grande del volume delle sorgenti radio conosciute finora negli ammassi di galassie. Questo implica che con i megahalo ora possiamo osservare le regioni periferiche degli ammassi di galassie che prima erano quasi inaccessibili.
Il team di Cuciti stava studiando le osservazioni LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS). Durante l’analisi, Cuciti e colleghi hanno notato alcuni accenni significativi di emissioni radio su scale eccezionalmente grandi. Quindi hanno deciso di riesaminare tutte le immagini LoTSS di un campione di 310 ammassi, con l’obiettivo di cercare un’emissione simile. Questo ha permesso loro di scoprire che altri tre ammassi mostravano emissioni su scale simili e con caratteristiche simili. “Allora è diventato chiaro che avevamo scoperto un nuovo tipo di fenomeno cosmico” ha affermato Cuciti, “che apre la possibilità di esplorare la regione esterna degli ammassi di galassie attraverso osservazioni radio”.
La ricercatrice ammette che non è un caso che i megahalo siano stati scoperti con LOFAR. Sono infatti molto grandi e la loro emissione è molto debole, luminosa soprattutto a bassa frequenza radio. Un radiotelescopio sensibile che opera a bassa frequenza radio, come LOFAR, è lo strumento ideale per rilevarli.
Un esempio di ciò che questo radiotelescopio può fare lo vediamo di seguito, in un’immagine composita dell’ammasso di galassie Abell 2255. In arancio e viola sono mostrati i dati radio di LOFAR, che mostrano particelle in rapido movimento nei campi magnetici dell’ammasso. Il bagliore viola è l’emissione radio che circonda l’intero ammasso. L’immagine misura circa 18 milioni per 18 milioni di anni luce. Su Abell 2255 è stato condotto uno studio dal ricercatore Andrea Botteon e colleghi, pubblicato su Science Advances e reperibile a questo link.
LOFAR è attualmente in fase di aggiornamento a LOFAR2.0, che sarà uno strumento ancora più sensibile. Ciò renderà possibile trovare informazioni ancora più preziose sui megahalo. Se essi sono presenti in una grande frazione di cluster (o addirittura in tutti), questi risultati potrebbero aprire un nuovo campo di ricerca, un nuovo modo di esplorare sistematicamente la periferia degli ammassi di galassie con osservazioni radio.
Lo studio completo, pubblicato su Nature, è reperibile qui.
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