Un gruppo di ricerca internazionale ha individuato quattro differenti ammassi di galassie interamente avvolti da una debole emissione radio che si estende fino alle loro estreme periferie. Queste sorgenti radio – denominate “Megahalo” – raggiungono i 10 milioni di anni luce e coprono un volume 30 volte più grande rispetto alle sorgenti radio finora note rilevate in ambienti simili. La ricerca – pubblicata oggi sul sito web della rivista Nature – è stata realizzata utilizzando dati raccolti dal radiotelescopio Lofar (LOw Frequency ARray), costituito da una rete di antenne distribuite in vari Paesi europei.

I risultati ottenuti suggeriscono che i “Megahalo”, alimentati dall’energia gravitazionale che modella la struttura dell’universo, potrebbero essere un fenomeno comune in molte parti dell’universo. “Abbiamo scoperto un acceleratore di particelle di proporzioni cosmologiche e questo studio suggerisce che molti altri ammassi di galassie potrebbero mostrare emissioni su scale così grandi”, commenta Virginia Cuciti, prima autrice dell’articolo, Alexander von Humboldt fellow all’Università di Amburgo e associata Inaf. Virginia Cuciti ha ottenuto il dottorato in Astrofisica dall’Università di Bologna, lavorando presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica.

“Questa scoperta potrebbe essere solo la punta dell’iceberg: con osservazioni più dettagliate, come quelle che potremo avere con il nuovo Lofar 2.0 e con il radiotelescopio Ska, potremmo essere in grado di individuare un numero maggiore di ammassi di galassie che presentano queste caratteristiche”, aggiunge Francesco De Gasperin, ricercatore dell’Inaf, secondo autore dello studio.

La materia nell’universo è distribuita lungo una complessa rete di filamenti che gli astronomi chiamano “ragnatela cosmica” (“cosmic web”). In corrispondenza dei nodi di questa ragnatela, si concentrano ammassi galattici formati da centinaia o anche migliaia di galassie.

Quando due di questi ammassi di galassie collidono per fondersi in un unico ammasso, si generano eventi tra i più potenti mai avvenuti nell’universo dopo il Big Bang, che rilasciano enormi quantità di energia. In questi casi, gli elettroni vengono accelerati a velocità prossime a quella della luce, ed emettono così onde radio che possono essere rilevate dai radiotelescopi.

Analizzando le emissioni registrate dal radiotelescopio Lofar per 310 ammassi di galassie, gli studiosi hanno così individuato quattro ammassi completamente avvolti da una debole emissione radio, con dimensioni e caratteristiche uniche rispetto alle sorgenti radio conosciute finora, che hanno ribattezzato “Megahalo”.

I “Megahalo” mostrano come gli elettroni accelerati a velocità prossime a quella della luce e i campi magnetici possono estendersi ben oltre l’emissione radio osservata comunemente negli ammassi di galassie, e le loro proprietà indicano che le condizioni fisiche delle regioni più esterne degli ammassi di galassie sono molto differenti rispetto a quelle centrali.

“I risultati ottenuti ci aiutano a capire in che modo l’energia viene dissipata durante la formazione di strutture cosmologiche su larga scala e come le particelle vengono accelerate nel plasma a bassa densità”, aggiunge Franco Vazza, professore al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna e associato Inaf, tra gli autori dello studio.

Lofar è un telescopio realizzato per esplorare l’Universo alle basse frequenze radio (10-240 MHz). È composto da un network di antenne radio pan-europeo, guidato da Astron, l’Istituto di Radioastronomia dei Paesi Bassi. All’iniziativa partecipano Italia, Francia, Germania, Irlanda, Lettonia, Paesi Bassi, Polonia, Svezia, Regno Unito e Bulgaria. Dal 2018 l’Istituto Nazionale di Astrofisica guida un consorzio nazionale, partecipando con il suo personale anche allo sviluppo della nuova generazione di dispositivi elettronici allo stato dell’arte che equipaggeranno il radiotelescopio e al software che regola il funzionamento del telescopio. Lo studio degli ammassi di galassie è uno fra i campi di maggiore interesse della collaborazione Lofar e vede un coinvolgimento molto importante del personale Inaf.