Scontri galattici nel giovane Universo

Nove collisioni di ammassi di galassie avvenuti sette miliardi di anni fa sono state osservate per la prima volta da un gruppo di ricercatori dell’Università di Leida, nei Paesi Bassi. Queste immense collisioni sono state rilevate perché accelerano le particelle ad alte velocità. I ricercatori hanno pubblicato i risultati del loro studio sulla rivista Nature Astronomy lunedì 2 novembre.
Gli ammassi di galassie possono essere composti anche da migliaia di galassie composte a loro volta da centinaia di miliardi di stelle. Sono le strutture più vaste dell’Universo. Quando questi ammassi si scontrano e si fondono, gli elettroni tra di essi vengono accelerati a velocità prossime a quella della luce. Gli elettroni cosi accelerati entrando in contatto con i campi magnetici galattici emettono onde radio.
I ricercatori sono riusciti a raccogliere quei segnali radio provenienti da un’epoca cosi remota grazie alla rete olandese-europea di antenne LOFAR. Queste sensibilissime antenne, grazie a un “tempo di esposizione” di otto ore per cluster, hanno permesso ai ricercatori di raccogliere per la prima volta dati dettagliati da cluster di galassie distanti sette miliardi di anni luce.
LOFAR (Low Frequency Array) è un radiointerferometro a basse frequenze composto da stazioni osservative disseminate in tutta Europa, che utilizza un progetto innovativo di antenna phased-array ed una infrastruttura innovativa di computer e reti in grado di gestire il volume  estremamente grande di dati collezionati. Ricopre l’intervallo di frequenze da 10-240 MHZ, largamente inesplorato, con una nitidezza senza precedenti.
LOFAR si basa su una serie di semplici antenne omnidirezionali, anziché sull’elaborazione del segnale meccanico con un’antenna parabolica, interconnesse tra loro con una infrastruttura di tecnologia dell’informazione e della comunicazione. Esistono due tipi di antenne per ogni stazione: le antenne a banda alta (HBA, 110-240 MHz) e le antenne a banda bassa (LBA, 10-90 MHz). Per realizzare immagini radio del cielo con un’adeguata nitidezza, queste antenne devono essere disposte in gruppi sparsi in tutta Europa. Ci sono circa 8.000 antenne in diversi paesi, tra cui Paesi Bassi, Francia, Germania, Irlanda, Polonia, Svezia e Regno Unito, comprendendo, dal 2019, circa 51 singole stazioni. I segnali elettronici delle antenne vengono digitalizzati, trasportati su un processore digitale centrale e combinati via software per emulare un’antenna convenzionale.
I dati raccolti dalle antenne mostrano, tra le altre cose, che l’emissione radio da ammassi in collisione distanti è più brillante di quanto ritenuto. Secondo le teorie più accreditate, l’emissione radio del cluster proviene da elettroni che sono accelerati dai moti turbolenti. Responsabile della ricerca Gabriella Di Gennaro, Ph.D. candidata dell’Università di Leiden (Paesi Bassi) che spiega: “Pensiamo quindi che la turbolenza ei vortici causati dalle collisioni siano abbastanza forti da accelerare le particelle anche in un universo giovane”.
Inoltre, i campi magnetici negli ammassi distanti si sono rivelati tanto intensi quanto negli ammassi vicini esaminati in precedenza. La loro intensità e di qualche milionesimo di Gauss (μGauss). Dalle simulazioni, si ritiene che, durante la storia dell’Universo, i semi iniziali dei campi magnetici aumentarono la loro forza quando sottoposti a moti turbolenti. Questo dovrebbe essere stato un processo molto lento. Poiché gli ammassi che osserviamo sono lontani, e quindi prossimi al momento in cui si formano, non dovrebbe esserci tempo sufficiente affinché i campi magnetici in quei sistemi raggiungano un livello di μGauss. Sebbene non sappiamo ancora esattamente come ciò sia possibile, questo risultato fornisce informazioni sulle proprietà intrinseche del gas intracluster turbolento e sui campi magnetici dei cluster. Secondo il coautore ed esperto di campi magnetici Gianfranco Brunetti (INAF-Bologna, Italia), questo era inaspettato:
“Non sappiamo ancora come questi campi magnetici possano essere così forti in un Universo ancora giovane, eppure il nostro studio fornisce importanti vincoli su la loro origine. Ci aspettiamo che le future osservazioni di cluster distanti forniranno maggiori informazioni “
Questo studio è una svolta nella comprensione delle collisioni più grandi nell’universo e della loro evoluzione. Ci sono ancora molti punti interrogativi sull’origine dei semi dei campi magnetici e sulla fisica dei moti turbolenti. Con l’incremento della porzione di volta celeste coperta da LOFAR gli scienziati potranno catturare ammassi ancora più distanti che grazie alle loro emissioni radio daranno ulteriori risposte.
Fonte: https://astronomycommunity.nature.com/posts/when-gigantic-collisions-happen-far-away
Fonte: https://phys.org/news/2020-11-astronomers-gigantic-collisions-galaxy-clusters.html?fbclid=IwAR1_RvqLpwqTaZrMPDgBTvaTVvZGwESA547nSAuO7zIavrMbuIBjI_MjK8c
Fonte: http://www.lofar.inaf.it/index.php/it/