Onde d’urto cosmiche generate dalla fusione tra i due ammassi galattici di Abell 2146

Abell 2146 visto ai raggi X dallOsservatorio per i raggi X Chandra (Immagine NASA/CXC/Univ. of Nottingham/H. Russell et al.; Optical: NAOJ/Subaru)
Abell 2146 visto ai raggi X dallOsservatorio per i raggi X Chandra (Immagine NASA/CXC/Univ. of Nottingham/H. Russell et al.; Optical: NAOJ/Subaru)

Un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista “The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” riporta i risultato delle osservazioni di Abell 2146, composto da due ammassi galattici in fase di fusione. Un team di ricercatori guidato da Helen Russell dell’Università britannica di Nottingham ha usato l’Osservatorio per i raggi X Chandra della NASA per studiare l’onda d’urto che si è formata lungo la linea di collisione tra i due ammassi e lunga circa 1,6 milioni di anni luce. I processi in atto mostrano similitudini con altri che avvengono su scala molto più piccola come ad esempio quelli generati dal vento solare.

Gli ammassi galattici possono includere centinaia di galassie e contengono anche grandi quantità di gas caldo e materia oscura. La forza di gravità di galassie intere può portare a fusioni e a volte diversi ammassi possono attrarsi al punto da legarsi in un’unica struttura. In questi casi, solo poche galassie si fondono ma l’avvicinamento tra due ammassi finisce per causare come minimo la collisione tra nubi di gas con la conseguente generazione di onde d’urto.

Abell 2146 è una struttura che sta diventando un unico gigantesco ammasso galattico in seguito alla fusione tra due ammassi che erano separati. Distante circa 2,8 miliardi di anni luce dalla Terra, questo scontro cosmico su una scala vastissima sta offrendo agli scienziati la possibilità di studiare processi estremamente energetici. Si tratta di una sorta di laboratorio di fisica come non potrebbe esistere sulla Terra.

Il team di Helen Russell ha esaminato Abell 2146 usando l’Osservatorio per i raggi X Chandra concentrandosi in particolare sull’onda d’urto generata dalla fusione tra i due ammassi galattici. Si tratta di una situazione in cui il volume di spazio è enorme perciò collisioni tra le particelle di gas sono molto rare. La conseguenza è che l’onda d’urto è del tipo senza collisione, generata da interazioni tra particelle cariche di energia e campi magnetici.

L’immagine in basso (Raggi X: NASA/CXC/Univ. of Nottingham/H. Russell et al.) mostra un’elaborazione dei dati ai raggi X rilevati da Chandra (in porpora) sovrapposti a un’immagine a frequenze ottiche vista dal telescopio Subaru (in rosso e giallo). L’ammasso indicato come cluster #2 si sta muovendo verso il basso e a sinistra attraversando l’ammasso indicato come cluster #1. Il gas caldo del #2 sta spingendo un’onda d’urto a causa della collisione con il gas dell’altro ammasso, indicata dalla linea tratteggiata in basso. C’è anche una seconda onda d’urto indicata come upstream shock generata da un’interazione di gas in movimento.

Le osservazioni hanno permesso di studiare le temperature del gas nell’onda d’urto. La conclusione è che gli elettroni sono stati scaldati principalmente dalla compressione del gas da quell’onda d’urto, un effetto analogo a quello visto nel vento solare. Il resto del riscaldamento è avvenuto in seguito a collisioni tra particelle in un processo che a causa della diffusione del gas è molto lento e ha richiesto tempi stimati attorno ai 200 milioni di anni.

Lo studio di queste onde d’urto senza collisioni aiuta a capire meglio i processi in atto durante la fusione tra ammassi galattici. Le similitudini con processi su scala molto più ridotta permettono di migliorare le nostre conoscenze generali di questi processi, che possono avere anche un’importanza pratica. Ad esempio, il vento solare rappresenta un’influenza importante all’interno del sistema solare con ramificazioni che riguardano anche la sicurezza di satelliti e astronauti.

Elaborazione dei dati di Abell 2146 ai raggi X rilevati da Chandra

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