Utilizzando il LOw Frequency ARray (LOFAR) e il Very Large Array (VLA), gli astronomi europei hanno studiato una misteriosa sorgente di sincrotrone diffusa nell’ammasso di galassie Abell 523. I risultati dello studio, pubblicati il 28 gennaio sul server arXiv pre-print, gettano nuova luce sull’origine di questa peculiare sorgente.
Ad un redshift di circa 0,1, Abell 523 (o A523) è un vicino ammasso di galassie con una massa stimata di circa 220 a 360 trilioni di masse solari. È un sistema disturbato con una fusione in corso (che interagisce con un ammasso più compatto), mostra una forma irregolare e manca una galassia dominante.
Osservazioni precedenti hanno scoperto che A523 ospita un’estesa sorgente di sincrotrone diffusa, associata al mezzo intracluster (ICM) e classificata come un alone radio. La sorgente ha una potenza radio a 1,4 GHz di 2,2 YW/Hz, mentre la sua luminosità ai raggi X è stimata a circa 150 tredecilioni di erg/s.
Tuttavia, la sorgente di sincrotrone diffuso in A523 esibisce una morfologia che è differente e offset dal gas termico, e ha un’emissione polarizzata a 1,4 GHz tipicamente difficile da osservare negli aloni radio.
Valentina Vacca dell’Osservatorio di Cagliari in Italia, alla guida di un team di astronomi ha condotto osservazioni LOFAR (a 120-168 MHz) e VLA (nella gamma di frequenza 1-2 GHz) di questa sorgente, sperando di determinarne la vera natura.
“Presentiamo nuove osservazioni ottenute con il LOw Frequency ARray a 120-168 MHz e il Jansky Very Large Array a 1-2 GHz, che ci permettono di studiare la distribuzione dell’indice spettrale di questa sorgente”, hanno scritto i ricercatori nel documento.
Una sorgente misteriosa di Sincrotrone esaminata da un team Italiano
Le osservazioni hanno scoperto che la sorgente studiata è più estesa a 144 MHz rispetto a quanto precedentemente osservato a 1,4 GHz, con una dimensione totale di circa 5,87 milioni di anni luce. La densità totale del flusso di questa sorgente a 144 MHz è stata misurata a 1,52 Jy.
Secondo lo studio, la sorgente di sincrotrone diffusa in A523 mostra una morfologia complessa, in quanto consiste di tre fasci luminosi – due nel nord del sistema e un terzo che si sviluppa dalla struttura luminosa del nord a sud dell’ammasso. Inoltre, sono state identificate ulteriori regioni di emissione debole e una chiazza di sincrotrone luminosa diffusa, caratterizzata da un indice spettrale ripido e di origine non chiara.
La ricerca ha anche scoperto che l’indice spettrale medio della sorgente tra 144 MHz e 1,410 GHz è a un livello di 1,2, con una ripidità spettrale che si sposta verso le frequenze più alte. Gli astronomi hanno notato che l’indice spettrale non mostra una ripidità radiale, ma piuttosto una complessa distribuzione spaziale.
Nel complesso, i nuovi risultati suggeriscono che la sorgente osservata in A523 potrebbe essere una sovrapposizione di strutture differenti, alimentata dalla turbolenza associata alla principale e a una possibile fusione secondaria nell’ammasso di galassie. Tuttavia, gli autori dell’articolo hanno notato che sono necessarie ulteriori osservazioni ottiche e a raggi X per verificare questa ipotesi.
Ma che cos’è un sincrotrone?
Si tratta precisamente di una fonte di raggi X estremamente potente. Nello specifico: I raggi X sono prodotti da elettroni ad alta energia mentre circolano attorno al sincrotrone.
Il sincrotrone, ovvero acceleratore di particelle ciclico in cui una particella carica, generalmente una particella subatomica, come un elettrone o un protone – o una particella di ioni pesanti, come uno ione oro – viene accelerata a energie molto elevate in presenza di un campo elettrico mentre è confinato in un’orbita circolare costante da campo magnetico.
L’intero mondo della scienza del sincrotrone dipende da un fenomeno fisico: quando un elettrone in movimento cambia direzione, emette energia. Quando l’elettrone si muove abbastanza velocemente, l’energia emessa è alla lunghezza d’onda dei raggi X.
Esiste una macchina di sincrotrone per accelerare gli elettroni a un’energia estremamente elevata e quindi farli cambiare periodicamente direzione. I raggi X risultanti vengono emessi come dozzine di fasci sottili, ciascuno diretto verso una linea di fascio vicino all’acceleratore. La macchina funziona giorno e notte, con arresti periodici brevi e lunghi per manutenzione.