Due Galassie unite da un Ponte di elettroni intergalattici di origine sconosciuta

Gli astronomi hanno registrato le emissioni radio nello spazio tra due gruppi convergenti di galassie. I risultati della modellizzazione numerica ...

Due Galassie unite da un Ponte di elettroni intergalattici di origine sconosciuta.

Gli astronomi hanno registrato le emissioni radio nello spazio tra due gruppi convergenti di galassie. I risultati della modellizzazione numerica indicavano la presenza di campi magnetici e particelle accelerate ad alta velocità in questo intervallo, le cui dimensioni superano la scala dei gruppi stessi, che nella teoria standard sono considerate le più grandi strutture collegate dalla gravità dell’Universo.

Per spiegare i dati ottenuti, gli autori scrivono nella rivista Science, che è necessaria una nuova idea che descriva il meccanismo di accelerazione delle particelle nel gas intergalattico.

La materia non è uniformemente distribuita nell’Universo, ma ha la forma di una “rete cosmica“. Si tratta di una rete tridimensionale formata da filamenti lungo i quali si concentra la massa e gli spazi tra di essi. All’intersezione dei filamenti ci sono gruppi di galassie, le più grandi strutture associate nell’universo.

I cluster galattici

I cluster di galassie stanno crescendo a causa dell’attrazione e dell’assorbimento di piccoli gruppi di massa. Durante questo processo, la materia è immersa nel pozzo gravitazionale del gruppo e l’energia potenziale di interazione diventa energia cinetica del movimento.

La maggior parte di questa energia cinetica va al riscaldamento del gas dopo la combinazione. Si ritiene che la parte rimanente diventi movimento di gas turbolento e generi campi magnetici o acceleri le particelle ad alte energie.

In molti casi, nella banda radio, al centro dei gruppi e nei suoi dintorni, è possibile vedere fonti estese: un alone di radio e di code radio. La sua radiazione è generata dal meccanismo di sincrotrone. Richiede la presenza di particelle ad alta energia e campi magnetici, i cui parametri possono essere stimati dalle osservazioni.

I campi magnetici sono onnipresenti in gruppi di galassie, mentre l’alone radio e i residui radio, in generale, si combinano solo. Ciò suggerisce che è necessario un forte disturbo, che acceleri le particelle abbastanza per la comparsa della radiazione di sincrotrone.

Un’unione sconosciuta

Gli astronomi guidati da Federica Govoni dell’Osservatorio Astronomico Italiano di Cagliari, hanno esplorato il divario tra i gruppi convergenti di galassie Abell 0399 e Abell 0401 utilizzando una rete di radiotelescopi LOFAR.

Questi gruppi sono nella fase iniziale di interazione, ci sono ancora almeno 3 megaparsec tra loro, quindi questa situazione è interessante nel contesto della ricerca di campi magnetici e particelle

relativistiche che riempiono la regione dello spazio che supera la dimensione dei gruppi di galassie.

Gli autori sono riusciti a isolare la luminosità del sincrotrone tra i gruppi, che indica la trasformazione di una parte dell’energia della fusione in avvicinamento in radiazione non termica, molto probabilmente attraverso onde d’urto e movimenti turbolenti.

Le stime della densità del gas (3 × 10-4 cm-3) e l’ampiezza del campo magnetico (meno di un micro-Gauss) mostrano che il tempo impiegato dagli elettroni relativistici per perdere energia in tali condizioni è approssimativamente di 230 milioni di anni. Durante questo periodo, non possono volare più di 0,1 megaparsec, il che esclude la possibilità di cadere nel divario dei gruppi stessi e parla di un meccanismo di accelerazione locale.

Gli autori hanno creato due modelli numerici idrodinamici per verificare le loro stime. Il primo modello, in cui gli elettroni erano accelerati solo nel processo di convergenza dei gruppi, non poteva riprodurre l’intensità delle radiazioni osservate.

Il secondo modello, che suggerisce che il vuoto sia riempito con elettroni caldi, che sono nuovamente accelerati dalle onde d’urto, è stato in grado di riprodurre i dati sperimentali. Tuttavia, per rispettare i dati, il fattore Lorentz degli elettroni deve essere superiore a 103, e devono essi stessi riempire tutto lo spazio vuoto. In questo caso, hanno anche dovuto perdere tutta la loro energia in un miliardo di anni. Il fenomeno che ha accelerato il gas di elettroni molto prima dell’accumulo di gruppi, rimane sconosciuto.

In precedenza, gli astronomi che utilizzavano il telescopio VLT avevano trovato il più grande e antico proto-supercluster delle galassie. Un altro gruppo di scienziati è riuscito a costruire la mappa più dettagliata del movimento delle galassie nel Supercluster locale.