Una struttura cosmica che ricorda la forma di una chiave di violino è al centro di una nuova immagine composita rilasciata dall'osservatorio a raggi X Chandra della Nasa. Si chiama Treble Clef ed è una radiosorgente che si trova in una direzione particolarmente difficile da osservare, perché il nostro sguardo attraversa il disco della Via Lattea. A caratterizzarla per la prima volta, insieme all'ammasso di galassie che la ospita, è stato un gruppo di ricerca internazionale guidato da Andrea Botteon, con Marisa Brienza come seconda autrice, entrambi dell'Istituto di radioastronomia dell'Inaf di Bologna.
Lo studio, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, combina dati radio delle survey Lofar LoTss-Dr3 e LoLss-Dr2 con nuove osservazioni del radiotelescopio indiano uGmrt e con i raggi X di Chandra. A questi si aggiungono i dati nei raggi X del telescopio tedesco eRosita e quelli nel vicino infrarosso dello United Kingdom Infrared Telescope, alle Hawaii. La posizione della sorgente rende infatti le osservazioni dalla Terra particolarmente complicate: stelle, gas e polveri lungo la linea di vista ostacolano la luce visibile. È stato quindi fondamentale incrociare le onde radio con le osservazioni spaziali nell'infrarosso, utili a individuare le galassie dell'ammasso, e nei raggi X, che ne rivelano il gas caldo.
Chandra ed eRosita hanno rilevato gas caldo e diffuso in corrispondenza della Treble Clef, confermando l'associazione della radiosorgente con un ammasso di galassie. L'analisi ha inoltre stabilito che il sistema è in realtà composto da due ammassi in fase di fusione. Gli ammassi di galassie sono tra le più grandi strutture dell'universo: possono contenere centinaia o migliaia di galassie e immense riserve di gas a temperature di milioni di gradi. Nella nuova immagine composita il gas caldo rilevato dai telescopi spaziali è rappresentato in blu, mentre in rosso compaiono le osservazioni radio di Lofar e in bianco i dati nell'infrarosso.
L'indagine è partita proprio dall'insolita struttura radio della sorgente. «Mentre esaminavamo i dati della survey LoTss-Dr3, ha attirato la nostra attenzione una sorgente brillante e ricca di filamenti», racconta Andrea Botteon. «Comprenderne l'origine, però, era difficile perché mancavano osservazioni complementari. Il primo passo è stato quindi proporre nuove osservazioni con il radiotelescopio uGmrt». I nuovi dati hanno mostrato che l'emissione radio diminuisce rapidamente al crescere della frequenza, una caratteristica descritta come spettro radio ripido. Insieme alla forma particolare, questo suggeriva che la sorgente fosse una «fenice radio» in un ammasso di galassie, interpretazione poi confermata dalle osservazioni nei raggi X.
Il nome «fenice radio» richiama un'emissione che torna a brillare dopo essersi affievolita. Secondo lo scenario proposto nello studio, la Treble Clef si sarebbe formata in due fasi. Inizialmente, un buco nero supermassiccio, probabilmente ospitato nella galassia più brillante dell'ammasso, avrebbe espulso plasma a velocità prossime a quella della luce. Le particelle cariche del plasma, muovendosi nei campi magnetici, avrebbero prodotto emissione radio di sincrotrone, poi affievolitasi man mano che perdevano energia. Successivamente, la collisione dell'ammasso che ospita la sorgente con un altro ammasso avrebbe «ravvivato» l'emissione radio, fornendo nuova energia alle particelle e amplificando i campi magnetici. Anche le onde d'urto generate dalla collisione potrebbero aver contribuito a questo processo.
Per cercare indizi della collisione, il gruppo ha analizzato le irregolarità nella distribuzione del gas caldo osservato da Chandra. Dall'immagine nei raggi X è stato sottratto un modello ovale e simmetrico che descrive la distribuzione della maggior parte del gas dell'ammasso. Nell'immagine residua emergono due zone di emissione più intensa, a sinistra e a destra di una regione centrale più debole. Questa disposizione suggerisce che la collisione sia avvenuta prevalentemente lungo la direzione destra-sinistra. Secondo lo scenario proposto, lo scontro tra i due ammassi risalirebbe a qualche centinaio di milioni di anni fa e i due sistemi starebbero ora allontanandosi l'uno dall'altro.
Se le osservazioni permettono di ricostruire la storia fisica della sorgente, la sua forma lascia spazio anche all'immaginazione. La chiave di violino che le ha dato il soprannome non è l'unica caratteristica curiosa della Treble Clef, ma è ciò che ha colpito l'attenzione dei ricercatori e del pubblico. Lo studio rappresenta un esempio di come la combinazione di dati radio, raggi X e infrarosso possa svelare oggetti celesti altrimenti difficili da osservare, aprendo la strada a nuove indagini sugli ammassi di galassie e sui processi che li attraversano.
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