Ora abbiamo le prove dell’esistenza dei più grandi campi magnetici dell’universo
Alla periferia degli ammassi di galassie, dove si estende la rete cosmica della materia, colossali onde d’urto di masse di plasma generano i più grandi campi magnetici dell’universo. La loro esistenza è stata teorizzata per decenni, senza che nessuno sia mai riuscito ad osservarli in modo diretto. Ma una nuova ricerca dell’International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR) in collaborazione con la CSIRO, l’agenzia scientifica nazionale australiana, che ha coinvolto anche gli astrofisici dell’Università di Bologna, ha mostrato la prima volta segnali inequivocabili della loro esistenza.
Distanti miliardi di anni luce da noi, questi campi magnetici intergalattici non possono essere rilevati direttamente. È però possibile osservarli attraverso i loro effetti sulle particelle cariche. In altre parole, quando gli elettroni e le altre particelle spiraleggiano in campo magnetico, emettono luce nella banda radio dello spettro elettromagnetico. Individuando questo segnale radio, gli astronomi possono quindi osservare questi campi magnetici.
La loro mappatura è però complicata dalla rete cosmica stessa, i cui sottili filamenti che si estendono tra gli ammassi galattici sono così diffusi da rendere questi segnali radio troppo deboli per essere individuati facilmente. E poiché le galassie vicine creano segnali radio ancora più forti, il segnale della rete cosmica può essere sopraffatto dal rumore radio delle galassie.
Per superare queste limitazioni, i ricercatori hanno focalizzato la loro analisi sulla luce radio polarizzata, ovvero sulle emissioni radio che hanno un orientamento specifico. Dal momento che tale orientamento è correlato all’orientamento generale di un filamento, il team ha potuto estrarre più facilmente questo segnale dal fondo radio dell’universo.
Per lo studio, pubblicato nel dettaglio sulla rivista Science Advances, i ricercatori hanno utilizzato i dati delle mappe radio di tutto il cielo, come il Global Magneto-Ionic Medium Survey, il Planck Legacy Archive, l’Owens Valley Long Wavelength Array e il Murchison Widefield Array. Valutando questi dati e confrontandoli con le mappe della rete cosmica, il team ha quindi confermato l’esistenza di un segnale radio polarizzato emesso dalla rete. “Le nuove osservazioni rispecchiano molto da vicino le previsioni teoriche, e questo ci fa sperare di avere effettivamente rivelato per la prima volta il segnale del plasma magnetizzato, spazzato dalle onde d’urto della rete cosmica – ha spiegato il professor Franco Vazza del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna, associato INAF e autore delle simulazioni numeriche utilizzate nello studio – . Queste onde d’urto accelerano elettroni relativistici, che spiraleggiando in un campo magnetico esterno irraggiano energia nella banda radio dello spettro elettromagnetico”.
Per il team, questi risultati arrivano dopo anni di studi e osservazioni. Già nel 2020, il gruppo di ricerca aveva ottenuto esiti promettenti sommando tra loro centinaia di migliaia di immagini, apparentemente vuote, dei campi intergalattici presenti tra coppie di galassie. Non era però ancora possibile escludere del tutto che questi segnali fossero generati da altri oggetti celesti. I nuovi esiti superano anche gli ultimi dubbi, mostrando in modo inequivocabile la presenza di emissioni radio polarizzate provenienti dai filamenti della rete cosmica.
“I campi magnetici pervadono l’universo, dalla scala dei pianeti e delle stelle a quella dello spazio intergalattico – ha evidenziato l’autrice principale dello studio, l’astronoma Tessa Vernstrom della University of Western Australia (UWA) – . Tuttavia, molti aspetti non sono ancora del tutto compresi, specialmente su scala cosmologica. In particolare, quando colossali masse di plasma vengono accelerate verso la rete cosmica, per effetto della gravità della materia già presente nella rete, si generano colossali onde d’urto che comprimono le linee del campo magnetico intergalattico. Quello che pensiamo di aver finalmente osservato per la prima volta è proprio il segnale di queste linee di campo magnetico compresse”.
