04 Mar 2020 Un Ammasso di Stelle Percorso dal Vento Galattico
L’osservazione di decine di pulsar presenti nello splendente ammasso 47 Tucanae ha permesso agli scienziati di individuare un campo magnetico particolarmente forte nella direzione del raggruppamento stellare. I dati rivelano nuovi indizi sul campo magnetico nel vasto alone circostante la galassia, la cui presenza potrebbe essere dovuta a interazioni con un potente deflusso gassoso chiamato vento galattico.
Il campo magnetico galattico gioca un ruolo importante nell’evoluzione della Via Lattea, ma il suo comportamento su piccola scala, così come la sua diffusione nell’alone attorno alla galassia, è poco conosciuto. Utilizzando osservazioni delle pulsar nell’ammasso globulare 47 Tucanae, un team internazionale di ricercatori guidati da Federico Abbate del Max Planck Institute for Radio Astronomy a Bonn ha indagato per la prima volta sul campo magnetico galattico su scala di qualche anno luce. Gli scienziati hanno scoperto nella direzione dell’ammasso un campo magnetico insolitamente forte, diretto perpendicolarmente al disco galattico. La presenza del campo potrebbe essere spiegata da interazioni con il vento galattico, un deflusso magnetizzato che si estende dal disco della galassia verso l’alone circostante e la cui esistenza non era mai stata direttamente provata. I risultati dello studio sono pubblicati su Nature Astronomy.
47 Tucanae (47 Tuc) è uno spettacolare ammasso globulare visibile a occhio nudo nel cielo notturno australe, non lontano dalla Piccola Nube di Magellano. Nel denso raggruppamento stellare sono state individuate 25 pulsar, residui compatti di stelle esplose in supernove, altamente magnetizzati e in rapida rotazione. Le pulsar sono sorgenti radio periodiche che permettono agli astronomi di ricavare la cosiddetta misura di dispersione, un ritardo nel tempo di arrivo dei singoli impulsi a differenti frequenze. Tale ritardo è proporzionale alla densità di elettroni liberi lungo il percorso dalla pulsar alla Terra. L’ammasso di stelle 47 Tuc è particolarmente interessante perché si trova ad una distanza di circa 15.000 anni luce da noi, in una regione piuttosto quieta dell’alone galattico. “Le pulsar presenti in questo ammasso possono fornirci indizi unici e senza precedenti sulla geometria a larga scala del campo magnetico nell’alone”, chiarisce Federico Abbate, a guida dello studio.
Nel campo visuale l’ammasso globulare 47 Tuc (in alto a destra) e la Piccola Nube di Magellano. L’inserto è una visione ravvicinata del cluster che mostra il campo magnetico rilevato in scala colorata. Le linee indicano l’effetto del vento galattico sul campo magnetico. Credit ESO/VISTA VMC (background image); F. Abbate et al., Nature Astronomy (inset)
I campi magnetici non sono direttamente osservabili, ma gli scienziati possono analizzare gli effetti che hanno sul plasma a bassa densità che permea il disco galattico. In questo plasma, gli elettroni sono separati dai nuclei atomici e si comportano come piccoli magneti. Vengono attratti dal campo magnetico globale e forzati lungo le linee di campo, emettendo la cosiddetta radiazione di sincrotrone. Oltre a ciò, gli elettroni liberi lasciano una firma peculiare sulla radiazione polarizzata che percorre il plasma.
L’effetto derivante, chiamato rotazione di Faraday, è misurabile a frequenze radio. Le osservazioni dell’emissione radio polarizzata funzionano bene per vincolare il campo magnetico nel disco galattico dove il plasma è sufficientemente denso. Nell’alone galattico, tuttavia, la densità del plasma è troppo bassa per osservarne direttamente gli effetti. Per tale motivo la geometria e la forza del campo magnetico nell’alone sono ignote, e in base ai modelli attuali, le linee di campo potrebbero essere parallele o perpendicolari al disco. Inoltre, la presenza di un vento galattico magnetizzato proveniente dal disco verso l’alone esterno può essere dedotta da risultati ricavati studiando altre galassie.
Le recenti osservazioni delle pulsar in 47 Tuc, realizzate anche tramite il radiotelescopio Parkes in Australia, hanno permesso di misurare l’emissione radio polarizzata e l’effetto Faraday. I dati rivelano la presenza di un campo magnetico sorprendentemente forte nell’ammasso globulare, tale da richiedere una sorgente esterna nell’alone galattico. La direzione del campo magnetico è compatibile con quella del vento galattico, perpendicolare al disco della galassia. L’interazione tra vento galattico e ammasso forma un fronte d’urto che amplifica il campo magnetico fino ai valori osservati. Lo studio, in effetti, rappresenta una nuova, efficace tecnica per studiare i campi magnetici nell’alone circostante la Via Lattea. Studiare i campi magnetici è essenziale per comprendere la struttura della nostra galassia: in effetti, questi campi possono influenzare la formazione delle stelle, regolare la propagazione delle particelle ad alta energia e aiutarci a dedurre la presenza di un vento di gas a scala galattica proveniente dal disco e diretto verso l’alone.
Nell’immagine 47 Tucanae ripreso dal telescopio Hubble
CREDITS: NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration
https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressreleases/2020/3
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