Abell 1775: uno spettacolare scontro tra due ammassi di galassie

Ammassi di galassie il Cluster Abell 1775
La risultante dello scontro tra due ammassi di galassie che ha generato il cluster Abell 1775. Credits: X-ray: NASA CXC

Quando oggetti come gli ammassi di galassie, si scontrano, si verificano eventi davvero straordinari. Un nuovo studio, pubblicato su Astronomy&Astrophysics, ha utilizzato l’osservatorio a raggi X Chandra della NASA per esaminare le conseguenze di uno di questi scontri galattici.

Gli ammassi di galassie o cluster galattici sono le più grandi strutture del cosmo tenute insieme dalla forza di gravità. Possono contenere centinaia o addirittura migliaia di singole galassie immerse in oceani di gas surriscaldato. La maggior parte della materia contenuta in questi cluster è principalmente sotto forma di gas caldo. Infatti, questi gas, hanno una massa di gran lunga maggiore di tutte le stelle che compongono l’ammasso. Inoltre non bisogna dimenticare che tutta questa materia è anche strettamente vincolata da una massa ancora maggiore rappresentata dalla materia oscura.

Scontro tra titani

A causa delle enormi masse e velocità coinvolte, le collisioni e le fusioni tra ammassi di galassie sono tra gli eventi più energetici dell’Universo. Il cluster Abell 1775, situato a circa 960 milioni di anni luce dalla Terra, presenta una particolarità. Il team di astronomi guidato da Andrea Botteon dell’Università di Leiden nei Paesi Bassi, ha annunciato di aver trovato uno schema a forma di spirale nei dati a raggi X di Chandra. Questi risultati sono la traccia di un evento molto turbolento.

Quando due ammassi di galassie di diverse dimensioni hanno una collisione radente, il più piccolo inizierà a solcare quello più grande. Mentre il più grande ha il sopravvento, con una maggiore attrazione gravitazionale, il gas caldo dell’ammasso più piccolo, viene diradato per attrito creando dietro di sé una scia, o coda. Quando il centro dell’ammasso più piccolo supera il centro di quello più grande, il gas nella coda inizia a incontrare meno resistenza. Questo può causare il fenomeno detto “fionda”, cioè la scia formatasi inizia a curvare mentre si estende lontano dal centro.

I dati più recenti di Chandra contengono le prove, inclusa la luminosità a raggi X e le temperature, per descrivere una di queste scie ricurvate a “fionda”. Precedenti studi di Abell 1775 con Chandra e altri telescopi suggerivano, ma non confermavano, che c’era una collisione in corso in questo sistema.

Le tre immagini mostrano il cluster Abell 1775 in tre diverse modalità di rilevazione. Da sinistra raggi X di Chandra, i dati ottici del telescopio Pan-STARRS alle Hawaii e i dati radio del LOw Frequency ARray (LOFAR).
Le tre immagini mostrano il cluster Abell 1775 in tre diverse modalità di rilevazione. Da sinistra raggi X di Chandra, i dati ottici del telescopio Pan-STARRS alle Hawaii e i dati radio del LOw Frequency ARray (LOFAR). Credits: Raggi X: NASA/CXC/Leiden Univ./A. Botteon et al.; Radio: LOFAR/ASTRON; Ottico/IR:PanSTARRS

Gli astronomi avevano precedentemente scoperto che Abell 1775 contiene un enorme getto e una sorgente radio, visibili anche in questa nuova immagine composita. Questo getto è alimentato da un buco nero supermassiccio in una grande galassia ellittica al centro dell’ammasso . Nuovi dati dal LOFAR e dal Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in India, rivelano che il getto radio è lungo 2,6 milioni di anni luce. Esattamente il doppio di quanto stimavano in precedenza gli astronomi, il che lo rende uno dei più lunghi mai osservati in un ammasso di galassie. La struttura del getto cambia bruscamente mentre attraversa il gas a bassa densità nella parte superiore dell’immagine, attraverso il bordo del fronte freddo, che significa che la collisione lo ha colpito.

I dati LOFAR e Chandra hanno anche permesso ai ricercatori di studiare in modo molto dettagliato i fenomeni che contribuiscono all’accelerazione degli elettroni sia nel getto di questa galassia che nell’emissione radio vicino al centro dell’ammasso più grande.

Questa è l'immagine risultante delle tre singole rilevazioni. Sono indicati gli elementi significativi individuati nel cluster.
Questa è l’immagine risultante delle tre singole rilevazioni. Sono indicati gli elementi significativi individuati nel cluster. Credits: X-ray: NASA/CXC/Leiden Univ./A. Botteon et al.; Radio: LOFAR/ASTRON; Optical/IR:PanSTARRS

Una spiegazione alternativa

Esiste un ipotesi alternativa per spiegare l’aspetto del cluster che prende il nome di “sloshing“. Quando un piccolo ammasso si avvicina a uno più grande, il gas caldo denso dell’ammasso più grande ne sarà attratto per gravità. Dopo che l’ammasso più piccolo ha superato il centro dell’altro, la direzione di movimento del gas si inverte e torna indietro verso il centro dell’ammasso. Quindi si muove di nuovo attraverso il centro e “scivola” avanti e indietro, disegnando uno schema a spirale.

Il team di Botteon preferisce lo scenario della coda a “fionda“. Al contrario, un gruppo di astronomi guidato da Dan Hu dell’Università Jiao Tong di Shanghai in Cina, propende per la seconda ipotesi. Lo studio pubblicato su The Astrophysical Journal è basato sui dati di Chandra e dell’XMM-Newton dell’ESA.  In ogni caso sia lo schema a “fionda” che lo “sloshing”, implicano una collisione tra due ammassi, che alla fine si fonderanno completamente l’uno con l’altro per formare un singolo cluster molto più grande. Saranno necessari ulteriori osservazioni di Abell 1775 per aiutare a comprendere quale tra questi due scenari è più aderente alla realtà.

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