03 Mag 2017 Gigantesche Ondate nell’Ammasso di Perseo
Combinando dati dell’Osservatorio Chandra con osservazioni radio e simulazioni al computer, gli scienziati hanno individuato una vasta onda gassosa nell’Ammasso di galassie di Perseo. La dimensione della misteriosa onda è di circa 200.000 anni luce, due volte la Via Lattea. Lo studio è stato pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
I ricercatori ritengono che l’onda si sia formata miliardi di anni fa dopo che un piccolo ammasso di galassie ha sfiorato l’ammasso di Perseo e ha fatto sì che la sua vasta riserva gassosa si spargesse in un enorme volume di spazio.
“Perseo è uno degli ammassi vicini più massicci e il più brillante nei raggi X, quindi i dati di Chandra forniscono dettagli ineguagliabili”, ha detto Stephen Walker del Goddard Space Flight Center della NASA. “L’onda che abbiamo identificato è associata con il passaggio ravvicinato di un ammasso più piccolo, il che dimostra che l’attività di fusione che ha prodotto queste strutture gigantesche è ancora in corso”.
Gli ammassi di galassie sono le più grandi strutture tenute insieme dalla gravità. L’Ammasso di Perseo, con estensione di circa 11 milioni di anni luce e localizzato a circa 240 milioni di anni luce di distanza, prende il nome dalla costellazione in cui si trova. La maggior parte della sua materia osservabile è sotto forma di gas diffuso, mediamente a decine di milioni di gradi, così caldo da brillare nei raggi X.
I dati di Chandra hanno rivelato una varietà di strutture in questo gas, da vaste bolle soffiate dal buco nero supermassiccio nella galassia centrale dell’ammasso, NGC 1275, ad un’enigmatica formazione concava nota come la “baia”.
La forma concava di questa struttura non avrebbe potuto formarsi in seguito all’azione di bolle espulse dal buco nero. Le osservazioni radio realizzate utilizzando il Karl G. Jansky Very Large Array dimostrano che la struttura non produce emissione, al contrario di ciò che gli scienziati si aspetterebbero in caso di formazioni associate con l’attività del buco nero.
Il team si è rivolto a precedenti osservazioni di Chandra per investigare ulteriormente sulla formazione, filtrando i dati al fine di mettere in evidenza i bordi delle strutture e rivelare fini dettagli nel gas. Poi hanno confrontato l’immagine ricavata con simulazioni al computer di ammassi di galassie in collisione realizzate da John ZuHone, dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a Cambridge.
“Le fusioni tra ammassi di galassie rappresentano l’ultimo stadio della formazione di strutture nel cosmo”, ha detto ZuHone. “Simulazioni idrodinamiche di ammassi in fusione ci permettono di produrre formazioni nel gas caldo e accordare i parametri fisici, come il campo magnetico. In seguito possiamo tentare di confrontare le caratteristiche dettagliate delle strutture che osserviamo nei raggi X”.
Una simulazione in particolare si accordava con la formazione della strana struttura: secondo il modello il gas presente in un ammasso più grande, simile all’ammasso di Perseo, è disposto in due componenti, una regione centrale più fredda, con temperature intorno ai 30 milioni di gradi Celsius, e una zona circostante in cui il gas è tre volte più caldo. Successivamente un piccolo ammasso di galassie, contenente circa un migliaio di volte la massa della Via Lattea, passa accanto al grande ammasso, mancando il suo centro di circa 650.000 anni luce.
Il passaggio ravvicinato crea una perturbazione gravitazionale che agita il gas, come crema mescolata nel caffè, creando una spirale in espansione di gas freddo. Dopo circa 2,5 miliardi di anni, quando il gas è passato a quasi 500.000 anni luce dal centro, si formano gigantesche ondate gassose che durano per centinaia di milioni di anni nella periferia dell’ammasso prima di dissiparsi.
Queste onde sono una versione gigante delle onde di Kelvin-Helmholtz, un tipo di instabilità che si presenta quando diversi strati di un fluido sono in moto relativo tra loro, e che possono trovarsi nell’oceano, in formazioni nuvolose, nel plasma sul Sole.
I ricercatori hanno scoperto inoltre che la dimensione delle onde corrisponde alla forza del campo magnetico dell’ammasso. Se è troppo debole, le onde raggiungono dimensioni molto più ampie di quanto osservato. Se troppo forte, non si formano affatto.
[ Barbara Bubbi ]
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Stephen Walker et al.
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