Un articolo pubblicato sulla rivista “Astronomy & Astrophyiscs” riporta la mappatura della distribuzione e del moto di gas caldo all’interno degli ammassi galattici di Perseo e della Chioma. Un team di ricercatori guidato da Jeremy Sanders del Max Planck Institute per la fisica extraterrestre di Garching, in Germania, che include anche Ciro Pinto dell’INAF ha usato in particolare il telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA per studiare quei due grandi ammassi e rilevare il gas che, a temperature elevatissime e sotto forma di plasma, brilla ai raggi X. Questa mappatura offre nuove informazioni sulla formazione e sull’evoluzione degli ammassi galattici.
L’ammasso galattico di Perseo, conosciuto anche come Abell 426, è relativamente vicino, a 240 milioni di anni luce dalla Terra, e si estende per circa 11 milioni di anni luce. Si tratta dell’oggetto più brillante ai raggi X conosciuto e per questo motivo è stato già oggetto di studi come ad esempio quello riportato in un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” nel maggio 2017 che descriveva la scoperta di una vasta onda di gas caldi al suo interno che si estende per circa 200.000 anni luce.
L’ammasso galattico della Chioma, conosciuto anche come Abell 1656, è a circa 350 milioni di anni luce dalla Terra ed è formato da oltre mille galassie, principalmente di tipo ellittico. Negli anni ’30 fu uno dei primi oggetti in cui le osservazioni indicarono che la massa visibile era troppo bassa per gli effetti gravitazionali rilevati. Secondo stime recenti circa il 90% della massa di quest’ammasso è costituita da materia oscura. Fonti di raggi X sono state rilevate al suo interno nel corso dei decenni.
Le fonti di raggi X possono essere di vario tipo ma quelle oggetto di questo studio sono costituite da gas estremamente caldo, al punto da essere sotto forma di plasma. Le nostre conoscenze riguardo ai movimenti di quel plasma sono molto limitati ma potrebbero essere una chiave per capire come gli ammassi galattici si formano, evolvono e si comportano. Per ottenere informazioni su quel plasma il team di Jeremy Sanders ha ideato una nuova tecnica di calibrazione applicata allo strumento EPIC (European Photon Imaging Camera) del telescopio spaziale XMM-Newton. La revisione di due decenni di dati raccolti da EPIC ha permesso di migliorare l’accuratezza delle misurazioni della sua velocità di un fattore di oltre 3,5, portando le capacità di XMM-Newton a un nuovo livello.
Nella mappatura del gas degli ammassi di Perseo e della Chioma, i ricercatori hanno sfruttato le cosiddette righe fluorescenti che sono sempre presenti nelle osservazioni dello strumento EPIC. Si tratta di un segnale di sottofondo che era considerato inutile ma usandolo per confrontare e allineare i dati degli ultimi vent’anni è stato possibile usarlo per correggere variazioni ed effetti strumentali. Ciò ha permesso di raggiungere il nuovo livello di accuratezza.
L’immagine in alto (ESA/XMM-Newton/J. Sanders et al. 2019) mostra l’ammasso di Perseo osservato ai raggi X dallo strumento EPIC del telescopio spaziale XMM-Newton. La regione centrale è molto brillante ed è quella più densa. Le frecce indicano la direzione e l’intensità dei moti del gas nell’ammasso. Le frecce rosse indicano le zone in cui il gas si sta allontanando da noi, quelle in celeste indicano le zone in cui il gas si sta avvicindando a noi. La lunghezza delle frecce è direttamente proporzionale alla velocità del gas.
I ricercatori hanno anche condotto simulazioni del movimento del plasma per cercare di capirne meglio le cause. Probabilmente nell’ammasso di Perseo ci sono sotto-ammassi in collisione che si stanno fondendo con quello principale. Le energie di questi eventi modificano il campo gravitazionale dell’ammasso e hanno generato i movimenti del gas, che potrebbero continuare per molti milioni di anni.
La situazione nell’ammasso della Chioma è diversa perché i movimenti di plasma non sembrano essere causati da perturbazioni gravitazionali generate dalle galassie. Quest’ammasso appare composto da due grandi sotto-ammassi che si stanno lentamente fondendo, una situazione meno caotica di quella dell’ammasso di Perseo.
L’immagine in basso (ESA/XMM-Newton/J. Sanders et al. 2019) mostra l’ammasso della Chioma osservato ai raggi X dallo strumento EPIC del telescopio spaziale XMM-Newton. La regione centrale brillante è molto ampia con una densità che si mantiene simile. Le frecce indicano la direzione e l’intensità dei moti del gas nell’ammasso. Le frecce rosse indicano le zone in cui il gas si sta allontanando da noi, quelle in celeste indicano le zone in cui il gas si sta avvicindando a noi. La lunghezza delle frecce è direttamente proporzionale alla velocità del gas.
Questo studio apre la via per altre elaborazioni dei dati raccolti dal telescopio spaziale XMM-Newton che offriranno nuove informazioni su altri ammassi galattici. Nel 2031 è previsto il lancio del nuovo telescopio spaziale dell’ESA dedicato all’astronomia a raggi X, Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics). Nel frattempo molti studi potranno avvantaggiarsi della nuova tecnica di calibrazione dello strumento EPIC.
