Nuove scoperte sui filamenti non termici nel centro galattico

Il Centro Galattico (GC) è l'area nucleare galattica più vicina alla Terra, a circa 8,2 kiloparsec di distanza. Questa regione è famosa per le sue proprietà estreme rispetto al resto della galassia, con concentrazioni di gas più alte e campi magnetici più forti. Studiare il GC può darci idee sui nuclei di altre galassie che sono troppo lontane per essere osservate in dettaglio.

Uno dei gruppi di strutture uniche trovate nel GC è chiamato filamenti non termici (NTF). Questi filamenti sono stati osservati per oltre 40 anni, ma molte domande su di loro rimangono senza risposta. Brillano a causa di un processo chiamato emissione di sincrotrone da Elettroni relativistici. Tuttavia, non si capisce ancora bene come vengano generati questi elettroni.

Il primo NTF scoperto è chiamato Radio Arc, che contiene dieci filamenti individuali. Ogni filamento è lungo circa 45 parsec e largo 0,02 parsec. Il Radio Arc era precedentemente l'unica struttura nota con più filamenti, mentre la maggior parte degli altri NTF erano strutture singole o con pochi filamenti. Recenti osservazioni con il telescopio MeerKAT hanno rivelato nuovi NTF deboli simili nel formato al Radio Arc. Queste nuove strutture si trovano nella parte meridionale del GC.

L'esistenza di questi nuovi NTF multi-filamento solleva domande su come vengono prodotti gli elettroni relativistici che li illuminano. Possibili fonti includono attività magnetiche attorno a nuvole molecolari, emissioni da pulsar o il movimento di raggi cosmici (CR) da strutture di energia più grandi nella regione. Gli ambienti fisici diversi e le forme dei filamenti rendono difficile creare una spiegazione unica per l'origine degli elettroni relativistici.

Negli studi precedenti, sono state analizzate le proprietà di intensità totale di alcuni dei nuovi NTF, scoprendo che diversi meccanismi potrebbero essere responsabili della loro illuminazione. Alcuni filamenti sembravano essere illuminati da fonti compatte di raggi cosmici, mentre altri mostravano segni di essere illuminati da fonti più estese. Sono necessarie ulteriori osservazioni per migliorare la comprensione di come questi NTF siano alimentati.

#Osservazioni e Raccolta Dati

In questo studio, ci si concentra sulle proprietà polarimetriche dei nuovi NTF, che non erano state analizzate in lavori precedenti. L'analisi riguarderà la luce polarizzata, le misure di rotazione e le distribuzioni di campi magnetici. Comprendere questi aspetti può fornire più informazioni su come sono illuminati gli NTF e le loro proprietà rispetto al ben studiato Radio Arc.

I dati sono stati raccolti utilizzando il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) su due bande di frequenza: banda C (circa 6 GHz) e banda X (circa 10 GHz). Sono state effettuate più osservazioni per coprire efficacemente diverse regioni degli NTF. Le misurazioni di intensità totale sono state corrette utilizzando tecniche standard per renderle adatte ad analizzare i dati polarimetrici.

Tre NTF-SNTF1, SNTF2 e SNTF3-sono stati studiati specificamente in questo lavoro. SNTF1 è stata osservata con le configurazioni della banda C e X, mentre anche gli altri obiettivi sono stati valutati. Sono stati utilizzati calibratori per garantire l'accuratezza delle osservazioni.

Tecniche di imaging sono state impiegate per produrre distribuzioni di intensità polarizzata e per derivare misure di rotazione e il Campo Magnetico per gli NTF studiati. L'imaging ha coinvolto l'ottenimento di distribuzioni separate dei parametri di Stokes e la correzione per eventuali rumori o artefatti che potrebbero influenzare le misurazioni.

#Analisi dell'Intensità Polarizzata

L'analisi è iniziata esaminando la polarizzazione circolare, la quale ha rivelato che le strutture studiate non mostravano una polarizzazione circolare significativa. Tuttavia, le emissioni linearmente polarizzate erano significative e hanno permesso la derivazione dell'intensità polarizzata.

Per SNTF1, l'intensità polarizzata era principalmente concentrata nella parte centrale dei suoi filamenti, mostrando una distribuzione a macchie simile ad altri NTF nel GC. La polarizzazione media era inferiore rispetto a quella osservata per molti NTF noti, probabilmente a causa della debolezza del filamento.

SNTF2, noto anche come il Piuma, non ha rivelato emissioni polarizzate significative. Le osservazioni indicavano che questi filamenti potrebbero essere troppo deboli per rilevare segnali di polarizzazione forti.

SNTF3, soprannominato l'Oscillo, mostrava un'intensità polarizzata più continua nei suoi filamenti rispetto a SNTF1. Questo comportamento indica un segnale più uniforme, con una polarizzazione frazionaria media più alta nella sua regione meridionale rispetto a quella settentrionale.

Per interpretare meglio l'intensità polarizzata, sono state derivate anche le orientazioni complessive del campo magnetico dai dati. Per SNTF1, l'orientamento del campo magnetico intrinseco variava lungo la sua lunghezza, indicando una struttura complessa. Al contrario, SNTF3 mostrava un campo magnetico più costantemente parallelo rispetto all'orientamento del suo filamento.

#Analisi della Misura di rotazione

La misura di rotazione (RM) è una proprietà che rivela la forza e la direzione dei campi magnetici lungo la linea di vista. Esaminando l'intensità polarizzata e l'angolo associato, si può calcolare la RM.

In SNTF1, la distribuzione della RM era generalmente piatta, senza variazioni sistematiche lungo i filamenti, il che suggerisce una mancanza di media magnetizzata variabile che influisce sulla sua polarizzazione. Al contrario, SNTF3 mostrava un leggero aumento della RM nella sua porzione meridionale, indicando potenziali interazioni con diversi ambienti magnetici.

Le distribuzioni RM aiutano a capire i modelli più ampi del campo magnetico all'interno del GC. Confrontando questi valori con studi precedenti, si è suggerito che esista un pattern a scacchiera nella regione, indicando la complessità della struttura del campo magnetico.

#Risultati Chiave

I punti salienti dall'analisi polarimetrica degli NTF evidenziano differenze significative nelle loro distribuzioni di intensità polarizzata.

1. Modelli Diversi: SNTF1 mostra estensioni di intensità polarizzata che non si correlano con aree di emissione di intensità totale. Questo è diverso da SNTF3 e l'Oscillo, la cui intensità polarizzata segue da vicino i loro modelli di intensità totale.

2. Variabilità del Campo Magnetico: Il campo magnetico di SNTF1 mostra notevole variazione lungo le sue lunghezze di filamento, alternando tra orientamenti paralleli e perpendicolari. Nel frattempo, SNTF3 mostra un campo magnetico più uniforme parallelo al suo filamento.

3. Origine degli Elettroni: I risultati contribuiscono a teorie sulle origini degli elettroni relativistici che illuminano questi filamenti. SNTF1 potrebbe essere alimentato da raggi cosmici provenienti da una fonte compatta, mentre SNTF3 potrebbe essere illuminato da una fonte più estesa.

4. Pattern Magnetici a Scacchiera: L'analisi RM supporta precedenti scoperte di un pattern magnetico simile a un scacchiere nel GC, il che suggerisce che il campo magnetico è influenzato dal movimento orbitale del gas nella regione.

#Discussione

Le differenze nell'intensità polarizzata tra gli NTF forniscono intuizioni su come queste strutture potrebbero essere illuminate da elettroni relativistici. Le caratteristiche uniche di SNTF1 suggeriscono che potrebbe essere influenzato da una fonte di raggi cosmici vicina, mentre SNTF3 mostra proprietà che indicano un'area illuminata più estesa.

Comprendere le relazioni tra luce polarizzata, campi magnetici e intensità totale offre un quadro migliore delle dinamiche in gioco nel GC. Questi risultati potrebbero aiutare a informare studi futuri che mirano a esplorare strutture simili in galassie lontane.

Le nuove osservazioni e analisi rappresentano un passo avanti verso la risoluzione dei misteri che circondano l'origine degli elettroni relativistici nei filamenti NTF del GC. Saranno necessarie ulteriori indagini per confermare le teorie proposte e ampliare la nostra conoscenza di questa affascinante regione della nostra galassia.

#Conclusione

In sintesi, lo studio dei nuovi NTF nel Centro Galattico ha rivelato comportamenti distintivi nelle loro proprietà di luce polarizzata, configurazioni del campo magnetico e possibili origini per gli elettroni relativistici che illuminano queste strutture.

Le differenze tra le strutture filamentose suggeriscono meccanismi diversi in azione, complicando ulteriormente la comprensione del GC ma arricchendo anche la conoscenza delle dinamiche galattiche.

I risultati sottolineano l'importanza di continue osservazioni e analisi in diverse bande di frequenza per svelare le complessità del Centro Galattico e approfondire la comprensione dei processi fisici che influenzano queste uniche strutture astronomiche.