Radio Relics nel cluster di galassie in fusione PSZ2 G200.95-28.16

Nel vasto universo, ci sono gruppi di galassie legati insieme dalla gravità, noti come ammassi di galassie. A volte, questi ammassi si scontrano e si fondono. Quando succede, creano qualcosa di davvero spettacolare: i resti radio. Questi sono giganteschi archi luminosi di onde radio che compaiono ai margini di questi ammassi in fusione. Pensali come graffiti cosmici lasciati da eventi energetici nella tumultuosa storia di un ammasso di galassie.

Oggi daremo un'occhiata a un ammasso in fase di fusione chiamato PSZ2 G200.95-28.16. Questo ammasso è un po' più piccolo rispetto ai suoi vicini, ma ha tre resti radio interessanti. Il nostro team di ricerca ha utilizzato radiotelescopi avanzati per raccogliere nuovi dati, accompagnati da osservazioni in raggi X, per capire cosa sta succedendo in questa danza cosmica.

#Cosa sono i Resti Radio?

Immagina le conseguenze di un incidente stradale. Il suono del metallo che si accartoccia e dei vetri che volano ovunque è simile alle onde d'urto prodotte durante una fusione di ammassi di galassie. Quando questi ammassi si scontrano, generano shock che accelerano i raggi cosmici-piccole particelle che viaggiano vicine alla velocità della luce. Quando queste particelle energiche interagiscono con i campi magnetici presenti nell’ammasso, emettono onde radio, creando i resti radio.

I resti radio hanno una forma ad arco distintiva e sono spesso polarizzati, il che significa che la loro luce ha una direzione preferita di oscillazione. Sono indizi importanti che aiutano gli scienziati a capire i processi energetici in gioco durante le fusioni di ammassi di galassie.

#L'Ammasso PSZ2 G200.95-28.16

PSZ2 G200.95-28.16 è un affascinante ammasso di galassie a bassa massa situato nel cosmo. È stato avvistato per la prima volta dal satellite Planck e successivamente confermato utilizzando dati in raggi X. Questo ammasso è particolarmente entusiasmante perché contiene non uno, non due, ma tre resti radio-ognuno dei quali presenta una storia cosmica unica.

Abbiamo chiamato il resto più prominente "Cavalluccio Marino" per la sua forma distintiva. Gli altri due resti verranno denominati R2 e R3.

#Nuove Osservazioni

Per saperne di più su PSZ2 G200.95-28.16, abbiamo utilizzato radiotelescopi avanzati: il radiotelescopio Upgraded Giant Metrewave (uGMRT) e il telescopio MeerKAT. Abbiamo fatto osservazioni a varie frequenze-400 MHz, 650 MHz e 1283 MHz. Inoltre, abbiamo utilizzato dati dell'Osservatorio Chandra in raggi X per approfondire la nostra ricerca.

Nelle nostre immagini, abbiamo trovato le dimensioni maggiori dei tre resti: 1.53 Mpc per il Cavalluccio Marino, 1.12 kpc per R2 e 340 kpc per R3. Le misurazioni di Polarizzazione hanno rivelato che tutti e tre i resti sono polarizzati a 1283 MHz, fornendo ulteriori informazioni sulla loro struttura.

#Le Caratteristiche Uniche dei Resti Radio

#Cavalluccio Marino

Il Cavalluccio Marino è la star dello spettacolo, spiccando per la sua morfologia unica. Ha una testa piegata, un corpo con un'intaccatura e una coda allungata. La luminosità di questo resto suggerisce che è il risultato di intensi processi energetici, possibilmente legati agli shock dell’ammasso in fusione.

Curiosamente, il Cavalluccio Marino ha mostrato segni di un ispessimento spettrale verso il centro dell’ammasso, il che suggerisce la direzione degli shock da fusione. Abbiamo stimato il numero di Mach, una misura della forza dello shock, intorno a 2.5.

#R2

R2 è più complicato. Ha due strutture: un'area diffusa luminosa e un filamento più debole. Quando abbiamo esaminato R2 più da vicino, abbiamo notato variazioni nella sua luminosità tra diverse bande di frequenza, indicando che la sua vera natura è più complessa di quanto sembri a prima vista.

Il numero di Mach stimato per R2 è di circa 3.5, il che indica che è anche influenzato da forti shock.

#R3

Infine, abbiamo R3, che è il più piccolo dei tre resti. Assomiglia a un arco capovolto e si trova nella regione nord-ovest dell’ammasso.

Anche se R3 non è luminoso come il Cavalluccio Marino o R2, fornisce comunque preziose informazioni sulla dinamica dell’ammasso.

#Misurazioni di Polarizzazione

Una delle caratteristiche intriganti di questi resti radio è la loro polarizzazione. La nostra analisi ha mostrato che tutti e tre i resti mostrano polarizzazione lineare, il che è una buona notizia per capire i loro campi magnetici.

Il Cavalluccio Marino aveva una polarizzazione media di circa il 15%, con i vettori del campo elettrico che si allineano lungo la struttura del resto. R2 mostrava un allineamento simile, mentre R3 aveva una distribuzione del campo magnetico meno chiara a causa della sua natura debole.

#Il Ruolo dei Raggi X

Oltre alle nostre osservazioni radio, abbiamo impiegato dati in raggi X per ottenere una visione completa dell’ammasso in fusione. La mappa della luminosità superficiale in raggi X ha rivelato due sottogruppi prominenti, che sono regioni di intenso calore e attività.

Tuttavia, in un colpo di scena, abbiamo notato che i resti radio non erano allineati perpendicolarmente all'asse di fusione previsto, qualcosa che di solito vediamo in altri ammassi. In effetti, non abbiamo rilevato alcuno shock nei luoghi in cui si trovano i resti. Questa contraddizione solleva domande sulla storia di fusione di PSZ2 G200.95-28.16.

#Possibili Scenari e Teorie

Con tutte queste informazioni a disposizione, abbiamo iniziato a esplorare possibili scenari che potrebbero spiegare le osservazioni. Una teoria suggerisce che la fusione abbia prodotto sia shock assiali che equatoriali. Gli shock assiali derivano dalla direzione di fusione, mentre gli shock equatoriali si espandono verso l'esterno.

Date le posizioni insolite dei resti radio, abbiamo anche considerato la possibilità che PSZ2 G200.95-28.16 stia subendo una fusione off-axis, dove gli ammassi si scontrano ad un angolo. Questo potrebbe spiegare le diverse intensità degli shock e le strutture risultanti dei resti radio.

Un'altra opzione è che stiano avvenendo eventi di fusione multipli simultaneamente. Se così fosse, diversi assi di fusione potrebbero contribuire ai resti radio osservati, ma sarà necessaria un’ulteriore indagine per confermarlo.

#L'Insolito Anello Radio

Mentre indagavamo sull’ammasso, ci siamo imbattuti in un curioso anello radio nelle nostre immagini uGMRT. Questo anello è di circa 100 kpc e ha suscitato curiosità tra gli scienziati.

Assomiglia a quelli che sono noti come Odd Radio Circles (ORCs)-fonti radio misteriose e rotonde scoperte di recente. Anche se non possiamo dire con certezza se si tratta di un ORC, è probabile che la sua formazione coinvolga interazioni con il mezzo intracluster durante il processo di fusione, sollevando emissioni radio.

#Conclusioni

PSZ2 G200.95-28.16 è un entusiasmante ammasso di galassie a bassa massa che presenta tre affascinanti resti radio. Attraverso le nostre osservazioni, siamo riusciti a catturare le caratteristiche uniche del Cavalluccio Marino, R2 e R3, ponendo domande sulla dinamica di fusione dell’ammasso.

Il processo di fusione in questo ammasso è complesso, portando a varie emissioni radio che sfidano le nostre teorie esistenti. Il nostro lavoro sottolinea l'importanza di continuare a studiare questi eventi cosmici, poiché forniscono informazioni essenziali sull'evoluzione dell'universo.

Alla fine, questo studio mostra le affascinanti interazioni che avvengono nel cosmo e come i resti radio fungano da finestre su questi eventi spettacolari. Chi l'avrebbe mai detto che l'universo potesse avere un tale senso per il dramma?