Un ammasso di galassie tranquillo con un alone radio gigante e unico

Gli astronomi hanno utilizzato il radiotelescopio gigante a onde metriche potenziato (uGMRT) e il radiotelescopio MeerKAT per osservare un ammasso di galassie noto come RXCJ0232–4420. I risultati delle nuove osservazioni, pubblicati il ​​29 aprile sul server di pre-stampa arXiv , forniscono importanti informazioni sulla natura di questo ammasso.

Gli ammassi di galassie contengono fino a migliaia di galassie legate tra loro dalla gravità. Generalmente si formano a seguito di fusioni e crescono per accrescimento di sottoammassi. Pertanto, possono fungere da eccellenti laboratori per lo studio dell’evoluzione galattica e della cosmologia.

Ammasso di galassie con un alone radio unico

RXCJ0232–4420 è un massiccio ammasso di galassie con un redshift di circa 0,066, scoperto nel 2002. Si tratta di un ammasso a nucleo freddo rilassato che ospita le due galassie più brillanti dell’ammasso (denominate BCG-A e BCG-B), separate da circa 330.000 anni luce.

Precedenti osservazioni di RXCJ0232–4420 hanno rivelato un’emissione diffusa centrata su BCG-A, simile a un tipico mini-alone radio, mentre altri studi hanno trovato un’emissione diffusa su scala di ammasso che si estende fino a circa 3,6 milioni di anni luce, il che è coerente con le dimensioni di un alone radio gigante. Inoltre, sono state identificate anche due potenziali relitti situati a est e a sud dell’emissione diffusa.

Pertanto, dato che si presume che l’alone radio di RXCJ0232–4420 sia molto più grande e potente di un tipico mini-alone, piuttosto che avvicinarsi alle dimensioni di un alone gigante, l’ammasso è considerato un sistema unico per studiare come le piccole strutture radio possano crescere fino a diventare giganti. Ecco perché un team di astronomi guidato da Pralay Biswas del National Center for Radio Astrophysics di Pune, in India, ha deciso di esaminare più da vicino RXCJ0232–4420 con uGMRT e MeerKAT.

Come rilevato da uGMRT e MeerKAT

Le osservazioni hanno rivelato che l’emissione radio centrale in RXCJ0232–4420 si estende oltre 3,3 milioni di anni luce a tutte le frequenze, confermando la presenza di un alone radio gigante in questo ammasso. Inoltre, è stata identificata una reliquia radio a est con una dimensione lineare di circa 980.000 anni luce.

Secondo l’articolo, l’alone radio e la potenziale reliquia orientale hanno indici spettrali rispettivamente di -1,17 e -0,85. Il raggio di e-folding del profilo radio dell’alone non mostra variazioni di frequenza significative, il che indica che non vi è un’inclinazione spettrale radiale su diverse frequenze.

Le mappe dell’indice spettrale di RXCJ0232–4420 mostrano una variazione minima degli indici spettrali tra i pixel. È emerso che la maggior parte dei pixel ha indici spettrali compresi tra -1,0 e -1,3, che non sono molto ripidi per un alone radio con un nucleo freddo. Questa scoperta suggerisce che la riaccelerazione in situ delle particelle cariche si sta verificando su piccola scala in tutta la regione dell’ammasso.

Lo studio ha inoltre rilevato che l’analisi di correlazione punto-punto della luminosità superficiale radio e a raggi X mostra una forte correlazione positiva tra le parti non termiche e termiche del mezzo intracluster di RXCJ0232–4420.

Inoltre, la morfologia ai raggi X e le proprietà termodinamiche indicano che si tratta di un sistema dinamico intermedio, che ospita un nucleo freddo e mostra evidenze di una sottostruttura debole.

Gli aloni radio giganti sono le sorgenti estese su scala Mpc associate agli ammassi in fusione, mentre i mini-aloni sono preferenzialmente associati agli ammassi con nucleo freddo. Entrambi tracciano il processo fisico del plasma ICM e le recenti osservazioni a bassa frequenza sfumano sempre più la distinzione tra le due classi. Presentiamo la prima analisi spettrale multifrequenza dell’ammasso di galassie RXCJ0232–4420, che ospita un nucleo freddo, utilizzando osservazioni uGMRT (400 e 650 MHz) e MeerKAT (1283 MHz). L’emissione radio centrale si estende oltre  Mpc a tutte le frequenze, confermando che si tratta di un gigantesco alone radio. È stata inoltre rilevata una potenziale reliquia (a est), con un’estensione di  kpc. Gli indici spettrali integrati dell’alone e della candidata reliquia orientale sono  , E  , rispettivamente. La mappa spettrale risolta dell’alone è perlopiù uniforme (   A  ) e non mostra alcun irrigidimento radiale. Il profilo di luminosità superficiale radio è ben modellato da una singola legge esponenziale, con il raggio di e-folding costante attraverso le frequenze. L’emissione dell’alone radio è morfologicamente ben correlata con l’emissione termica. L’analisi di correlazione punto-punto radio-raggi X fornisce una relazione sublineare (pendenza  ), senza evoluzione di frequenza. La presenza di emissione su scala Mpc nell’ammasso a nucleo freddo mostra che tale emissione può sorgere in sistemi dinamicamente intermedi. I nostri risultati dimostrano che la turbolenza indotta dalla fusione, anche da disturbi minori, può sostenere la riaccelerazione delle particelle nell’intero ammasso senza distruggere il nucleo freddo.

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