Un Acceleratore di Particelle Cosmico

Utilizzando dati dell’Osservatorio Chandra e di altri telescopi gli astronomi hanno scoperto in una coppia di ammassi di galassie in collisione chiamati Abell 3411 e Abell 3412 la combinazione di due tra i fenomeni più potenti nell’Universo. I risultati mostrano che un’eruzione prodotta da un buco nero supermassiccio unita alla fusione di enormi ammassi di galassie può creare uno stupendo acceleratore di particelle cosmico.

“Abbiamo osservato separatamente ognuno di questi fenomeni particolari in molti luoghi”, ha detto Reinout van Weeren dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a Cambridge, che ha guidato lo studio pubblicato su Nature Astronomy. “Questa è la prima volta, tuttavia, che li vediamo chiaramente collegati insieme nello stesso sistema”.

I due ammassi di galassie, Abell 3411 e Abell 3412, sono localizzati a circa 2 miliardi di anni luce dalla Terra e sono entrambi molto massicci. Questa immagine composita contiene dati a raggi X dall’Osservatorio Chandra (in blu) che rivelano emissione diffusa da gas a molti milioni di gradi nei due ammassi. L’aspetto a forma di cometa del gas caldo fornisce chiara evidenza che i due ammassi sono in collisione e si stanno fondendo. La “chioma” della cometa è composta dal gas caldo di un ammasso che penetra in quello dell’altro ammasso.

Dati ottici dal Keck Observatory e dal telescopio Subaru alle Hawaii hanno rilevato le galassie in ogni ammasso. L’emissione radio individuata dal Giant Metrewave Radio Telescope (in rosso) rappresenta colossali onde d’urto prodotte dalla collisione del gas caldo associato con gli ammassi di galassie.

Almeno un buco nero supermassiccio in rotazione sta producendo un grande imbuto magnetico ruotante e strettamente avvolto. I possenti campi elettromagnetici associati a tale struttura hanno accelerato parte del gas in caduta producendo getti altamente energetici che lo portano via ad alta velocità. Poi queste particelle accelerate nel getto hanno subito una nuova accelerazione quando hanno incontrato le colossali onde d’urto prodotte dalla collisione delle massicce nubi gassose associate con gli ammassi galattici.

“Queste particelle sono tra le più energetiche osservate nell’Universo, grazie a questa doppia iniezione di energia”, ha detto Felipe Andrade-Santos, dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. La scoperta risolve un mistero di lunga data a riguardo delle origini delle forti emissioni radio rilevate in Abell 3411 e Abell 3412 tramite il GMRT: dal momento che le onde d’urto viaggiano attraverso l’ammasso per centinaia di milioni di anni, le particelle accelerate due volte producono giganteschi vortici di radioemissione. I risultati, presentati al 229° meeting dell’American Astronomical Society a Grapevine, Texas, dimostrano che una notevole combinazione di eventi estremi genera straordinari acceleratori di particelle cosmici.
[ Barbara Bubbi ]

http://chandra.harvard.edu/press/17_releases/press_010517.html

Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/R. van Weeren et al; Optical: NAOJ/Subaru