Uno studio guidato da ricercatori italiani dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e del Dipartimento di Astronomia dell’Università di Bologna, pubblicato sulla rivista “Astrophysical Journal Letter”, chiarisce l’origine di segnali radio provenienti dagli ammassi di galassie, le più grandi strutture conosciute dell’Universo, che contengono migliaia di sistemi stellari.
I segnali radio emessi dai corpi celesti sono l’eco dei processi fisici avvenuti al loro interno. Finora non si sapeva quanto fosse comune la presenza di “aloni”, emissioni diffuse di radiazione elettromagnetica, negli ammassi di galassie. I ricercatori dell’Istituto di Radioastronomia dell’Inaf, guidati da Gianfranco Brunetti, hanno dimostrato che la maggioranza di questi oggetti celesti sono privi di alone radio.
Gli astrofisici hanno cercato, con il Giant Metrewave Radio Telescope, un radiotelescopio indiano, un particolare segnale all’interno della banda radio di 34 ammassi, individuati grazie al satellite X Rosat. Questo segnale era l’eco del processo fisico detto “emissione di sincrotrone” che, durante la nascita degli ammassi, dà origine agli aloni radio. L’emissione di sincrotrone è, infatti, generata da elettroni che si muovono con velocità confrontabili con quella della luce e che sono accelerati da un campo magnetico in cui si manifestano effetti dovuti alla teoria della relatività. In questo campo intensissimo, generato dal corpo celeste, l’elettrone percorre un’orbita elicoidale: essendo soggetto ad accelerazione centripeta, emette radiazione, la cui lunghezza d’onda dipende dall’intensità del campo magnetico, dalla massa e dalla velocità della particella. Lo spettro di emissione varia dalle onde radio ai raggi gamma. Tra le 34 strutture, ben 29 non presentavano questo segnale diffuso.
“Solo una frazione degli ammassi di galassie nell’Universo emette radiazione di sincrotrone in banda radio”, spiega Brunetti: “In accordo con alcune previsioni teoriche, il meccanismo fisico che produce tale emissione non è, nella maggioranza dei casi osservati, efficiente”. Questi risultati hanno migliorato la comprensione dell’origine della materia che è responsabile dell’emissione di sincrotrone, e, quindi, della formazione degli aloni radio, negli ammassi. Hanno, inoltre, perfezionato la misura della densità degli elettroni e dei protoni di alta energia che permeano lo spazio tra le galassie negli ammassi, costituendo una “matrice” in cui i singoli sistemi stellari sono immersi.
Nei prossimi tre anni, nuovi strumenti studieranno le proprietà di queste mega strutture: il telescopio olandese Lofar indagherà la banda radio, il satellite Glast studierà i raggi gamma. “Lofar, in particolare, ha tra i suoi scopi la ricerca di emissione radio negli ammassi di galassie”, aggiunge Brunetti: “Alla sua realizzazione collaborano con l’Olanda anche Germania, Inghilterra e Francia. A cui potrebbe aggiungersi anche l’Italia, se si troveranno i fondi necessari”.
