Un cúmulo de galaxias no es nada trivial. Los choques, la turbulencia, la energía, mientras toda esa materia y energía se fusionan e interactúan. Y podemos ver todo el caos y el caos mientras sucede.
Un equipo de astrónomos está observando el cúmulo de galaxias Abell 2255 con el radiotelescopio europeo de baja frecuencia (LOFAR), y sus imágenes muestran algunos detalles nunca antes vistos en este cúmulo que se fusiona activamente.
Un nuevo estudio basado en gran parte en LOFAR de observaciones de Abell 2255 ha revelado el alcance del cúmulo de galaxias y sus emisiones. El título del artículo es ' El hermoso lío en Abell 2255 . ' El autor principal es Andrea Botteon, de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. El artículo se publicará en The Astrophysical Journal.
“La imagen que surge de nuestro trabajo es la de una de las fuentes de radio difusas más intrincadas conocidas hasta la fecha”.
Del periódico 'El hermoso lío en Abell 2255'.
Abell 2255 es considerado uno de los objetos más intrincados del cielo, cuando se trata de emisiones de radio, un objetivo ideal para LOFAR. Y estas nuevas imágenes de LOFAR solo refuerzan esa conclusión. En su artículo, los autores escriben que 'La imagen que surge de nuestro trabajo es la de una de las fuentes de radio difusas más intrincadas conocidas hasta la fecha'.
El radiotelescopio LOFAR es un conjunto distribuido geográficamente de unas 20.000 pequeñas antenas de radio en casi 50 países. El área total de recolección de señales de LOFAR puede ser de hasta 300,000 metros cuadrados (3.2 millones de pies cuadrados) dependiendo de cómo se configure y utilice la matriz. Todas las señales recopiladas se envían a una supercomputadora para su procesamiento, pero no en tiempo real como otros interferómetros.
Las observaciones de LOFAR han revelado algunos detalles que los investigadores nunca antes habían visto.
“Descubrimos la existencia de numerosos filamentos dentro de la emisión del halo que no se habían visto anteriormente”.
Andrea Botteon, autora principal, Universidad de Leiden.
Como otros cúmulos de galaxias, Abell 2255 contiene cientos de galaxias. Las galaxias se extienden sobre una vasta área, que abarca cientos de millones de años luz, pero todavía están unidas gravitacionalmente. Y hay más en el cúmulo que solo galaxias.
El cúmulo también tiene un vasto campo magnético y partículas que se mueven a velocidades relativistas. Cuando estas partículas interactúan con el campo magnético, emiten radiación en la banda de radio. LOFAR sintoniza esas emisiones.
Un mapa de índice espectral de la emisión de radio central en Abell 2255. Estos mapas muestran cómo la densidad del flujo de radiación depende de la frecuencia de radiación. Crédito de la imagen: Botteon et al, 2020.
Los astrofísicos llaman a esas emisiones un halo de radio porque son esféricos y lisos. Los científicos creen que los halos se crean cuando dos cúmulos de galaxias chocan y las emisiones provienen de la región central de la colisión. De todos modos, esa es la hipótesis más aceptada, aunque todavía hay cierta incertidumbre y algunas incógnitas.
Pero el halo de Abell 2255 es diferente. Carece de la suavidad de otros halos de radio.
en un presione soltar El autor principal, Botteon, dijo: “Descubrimos la existencia de numerosos filamentos dentro de la emisión de halo que no se habían visto anteriormente. Esto fue posible gracias a LOFAR, que tiene una sensibilidad y resolución angular muy superior a los radiotelescopios que han observado cúmulos de galaxias en el pasado, y también porque los filamentos descubiertos emiten la mayor parte de su radiación en largas longitudes de onda de radio, precisamente las detectadas por el Antenas LOFAR ”.
Las estructuras filamentosas observadas por LOFAR en el centro de Abell 2255, aquí reportadas en rojo. Estas emisiones de radio se deben a rastros de partículas y campos magnéticos liberados por las galaxias durante su movimiento dentro del cúmulo (créditos: Botteon et al. (2020) - LOFAR - SDSS).
Este nuevo estudio no solo utilizó observaciones LOFAR. También utilizaron observaciones de otro radiotelescopio, el radiotelescopio de síntesis de Westerbork (WSRT). Una comparación de imágenes de ambos osciloscopios muestra lo poderoso que es LOFAR y los nuevos detalles que descubrió en Abell 2255.
La imagen WSRT de Abell 225 a la izquierda y la imagen LOFAR de la misma a la derecha. Crédito de la imagen: Pizzo et al. (2009) - WSRT; Botteon y col. (2020) - LOFAR.
Los investigadores ya sabían que Abell 2255 se opone a la tendencia de los halos de radio suaves y esféricos. Pero este trabajo solo enfatiza la morfología de emisiones inusual de Abell 2255. En su artículo, los autores escriben: 'Los nuevos datos de LOFAR agregan más complejidad a nuestra imagen de A2255, donde una plétora de estructuras en varias escalas están incrustadas dentro de la emisión difusa central'.
Entonces, ¿qué es único en Abell 2255 que crea la naturaleza filamentaria de su emisión de radio, a diferencia de las emisiones suaves y esféricas de otros cúmulos de galaxias?
Todos los halos de radio provienen de la turbulencia generada en el gas del cúmulo por la fusión de los cúmulos. De todos modos, esa es la hipótesis. Es posible que estas nuevas observaciones arrojen algo de luz sobre todo el proceso.
“Los filamentos descubiertos por LOFAR podrían formarse exactamente como consecuencia de estos movimientos turbulentos”, dice Gianfranco Brunetti de INAF-Bolonia (Italia) y segundo autor del estudio. “Otra posibilidad que estamos considerando es que los filamentos se originan a partir de la interacción entre las galaxias, que se mueven a velocidades de muchos cientos de km / s dentro del cúmulo y el plasma que produce la emisión de radio del halo”.
La imagen LOFAR de Abell 2255 con características nombradas. Las características con etiquetas negras se conocían anteriormente, pero las características con etiquetas azules se identificaron recientemente en este estudio. Crédito de la imagen: Botteon et al, 2020.
“La naturaleza filamentosa de la emisión muestra la importancia de los campos magnéticos turbulentos, ya que es probable que las bandas de emisión sigan los hilos de los campos magnéticos”, añade el miembro del equipo Marcus Brüggen de la Universidad de Hamburgo, Alemania.
El equipo de investigadores cree que algunas de las características de la radio no provienen del centro del grupo. Algunos de ellos provienen de regiones más distantes de Abell 2255. Y solo un radiotelescopio como LOFAR puede ayudar a desenredar eso.
Las emisiones provenientes de regiones distantes, más que del centro del clúster, tienen su propia historia que contar.
Según los astrofísicos, estas emisiones trazan ondas de choque que se propagan hacia el exterior a grandes distancias. Las ondas de choque pueden acelerar las partículas energéticas y pueden amplificar los campos magnéticos. En las regiones exteriores de donde provienen estas emisiones, el gas intergaláctico caliente emite solo una radiación débil. Tan débiles que los instrumentos que detectan los rayos gamma y los rayos X realmente no pueden verlos. Pero LOFAR es ideal para observarlos.
Una imagen de rayos X de Chandra de Abell 2255 muestra mucho menos detalle que las imágenes de LOFAR y no puede detectar la radiación de las regiones distantes del cúmulo. Créditos de imagen: NASA / Chandra / Botteon et al, 2020.
Y estas observaciones detalladas de LOFAR están planteando otra pregunta para los astrofísicos: ¿estas emisiones trazan la red cósmica que conecta los cúmulos de galaxias?
“Para estudiar hasta dónde se extiende la emisión de radio en el cúmulo, en los últimos meses LOFAR ha llevado a cabo una observación aún más profunda de Abell 2255”, dice el coautor Reinout van Weeren de la Universidad de Leiden, Países Bajos. 'Uno de los objetivos es comprender si la emisión de radio se extiende también más allá de Abell 2255, rastreando la gigantesca red cósmica que conecta los cúmulos de galaxias en el Universo'.
Pero esa pregunta tendrá que esperar a que los estudios futuros la aborden. Y LOFAR probablemente también tendrá un papel que desempeñar en esas consultas.
Como escriben los autores en la conclusión de su artículo, “El análisis de
otras características del sistema, como la emisión extendida a gran distancia del centro del clúster, se realizarán en los próximos trabajos que explotarán observaciones LOFAR profundas (75 horas) del clúster ”.
Más:
- Presione soltar: El hermoso lío en Abell 2255
- Trabajo de investigación: El hermoso lío en Abell 2255
- Universo hoy: El primer ejemplo de fusión de galaxias jamás encontrado