XRISM reveals sloshing-driven gas motions in the core of Abell 2029
Utilizzando la spettroscopia XRISM Resolve, questo studio rivela che l'ammasso a core freddo rilassato Abell 2029 esibisce movimenti ordinati di sloshing del gas con un gradiente di velocità bulk di circa 280 km/s, mentre la sua bassa dispersione di velocità turbolenta implica che tali movimenti forniscano un supporto di pressione trascurabile e un riscaldamento insufficiente per compensare il raffreddamento radiativo nel core.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA dell'articolo qui sotto. Non è stata scritta né approvata dagli autori. Per precisione tecnica, consulta l'articolo originale. Leggi il disclaimer completo
Immaginate l'universo come un gigantesco oceano cosmico. Ma invece dell'acqua, questo oceano è pieno di gas caldissimo chiamato "mezzo intracluster" (ICM). Questo gas è intrappolato all'interno di massicci gruppi di galassie noti come "ammassi", tenuto insieme dall'invisibile mano della gravità. Per molto tempo, gli astronomi hanno pensato che questo gas cosmico fosse per lo più calmo, fermo come un lago ghiacciato, che si raffreddava lentamente e brillava nei raggi X. Tuttavia, sospettavano che se avessero guardato abbastanza da vicino, avrebbero potuto trovarlo in movimento, che ondeggia, sbatte o vortica, proprio come l'acqua in una vasca da bagno dopo che ci si è saltati dentro.
La grande domanda è: questo gas è solo lì fermo, o si sta muovendo? Se si muove, quanto velocemente? E questo movimento crea abbastanza energia da impedire al gas di raffreddarsi troppo velocemente? Per rispondere a questo, gli scienziati hanno bisogno di un tipo speciale di telescopio che possa agire come una telecamera ad alta velocità per il suono. Devono misurare la velocità degli atomi di gas osservando come la loro luce cambia, un po' come il modo in cui il tono di una sirena cambia mentre un'ambulanza vi sfreccia accanto. Questo è il compito di un nuovo strumento, incredibilmente nitido, chiamato XRISM, progettato per ascoltare la "voce" dell'universo con una chiarezza senza precedenti.
La storia del cluster galattico che ondeggia
In questo nuovo studio, un team di astronomi ha utilizzato il telescopio XRISM per dare un'occhiata ravvicinata a un ammasso di galassie chiamato Abell 2029. Pensate ad Abell 2029 come a una gigantesca ciotola cosmica piena di gas caldo. Immagini precedenti da altri telescopi avevano mostrato che questo gas non era perfettamente immobile; aveva un enorme vortice a spirale, che somigliava un po' al motivo che vedreste se mescolaste una tazza di caffè e poi vi fermaste. Gli scienziati ipotizzavano che questo vortice fosse causato da un movimento di "sloshing" (oscillazione), come quando si trasporta una ciotola di zuppa e la si urta accidentalmente, facendo oscillare il liquido avanti e indietro. Ma finora, nessuno aveva effettivamente misurato la velocità di questo movimento di oscillazione per provarne l'esistenza.
I ricercatori hanno deciso di dividere il centro di questa ciotola cosmica in sei diverse fette, come se tagliassero una pizza. Volevano vedere se il gas nelle fette settentrionali si muoveva diversamente rispetto al gas in quelle meridionali. Poiché la vista del telescopio è un po' sfocata (come una fotocamera leggermente fuori fuoco), hanno dovuto usare una matematica astuta per separare la luce di una fetta che si mescola con quella delle sue vicine.
Cosa hanno scoperto
I risultati sono stati entusiasmanti. Il team ha scoperto che il gas si stava effettivamente muovendo in modo organizzato, proprio come un'onda leggera. Il gas nella parte settentrionale del cluster stava correndo verso di noi (blueshifted/spostamento verso il blu) a velocità fino a circa 190 chilometri al secondo, mentre il gas nella parte meridionale era fermo o si allontanava leggermente (redshifted/spostamento verso il rosso) a circa 90 chilometri al secondo. Quando si confronta il gas più veloce del nord con il gas più veloce del sud, c'è una differenza di velocità di circa 280 km s⁻¹.
Questo conferma che il vortice a spirale visto nelle immagini precedenti è effettivamente un gigantesco movimento di "sloshing", probabilmente causato da un ammasso di galassie più piccolo che ha urtato Abell 2029 miliardi di anni fa. È come vedere le increspature in uno stagno e finalmente misurare la velocità dell'acqua per dimostrare che lì è stato lanciato un sasso.
La sorpresa "silenziosa"
Ecco il colpo di scena: anche se il gas oscilla, non sta scontrandosi o ribollendo violentemente. Il team ha misurato quanto il gas stesse tremolando casualmente (turbolenza) e ha scoperto che era sorprendentemente calmo. La velocità del tremolio casuale era inferiore a 150 km s⁻¹. Per mettere le cose in prospettiva, il gas si muove molto più lentamente della velocità del suono in quell'ambiente caldo. È come una brezza leggera piuttosto che un uragano.
Poiché il gas non si muove selvaggiamente, non crea molta pressione extra per sostenere l'ammasso. La "pressione non termica" (la spinta extra derivante dal movimento) è minuscola, meno del 2,5% della pressione totale. Ciò significa che l'ammasso è ancora in gran parte in uno stato di equilibrio calmo, noto come equilibrio idrostatico, nonostante l'oscillazione.
Il movimento riscalda il gas?
Infine, il team si è chiesto: questo sloshing crea abbastanza calore da impedire al gas di raffreddarsi? Hanno calcolato quanta energia la turbolenza potrebbe rilasciare e l'hanno confrontata con quanta energia il gas perde brillando nei raggi X. Hanno scoperto che il riscaldamento dovuto allo sloshing è troppo debole per fermare il raffreddamento. Al centro dell'ammasso, il tasso di riscaldamento è solo circa 0,2 volte il tasso di raffreddamento. È come cercare di mantenere acceso un falò soffiandoci sopra delicatamente con una cannuccia; non è abbastanza per impedire al fuoco di spegnersi.
La conclusione
Questo articolo ci dice che Abell 2029 è un affascinante mix di movimento e calma. Possiede un enorme movimento di oscillazione organizzato che crea un bellissimo motivo a spirale, dimostrando che l'ammasso non è completamente congelato nel tempo. Tuttavia, questo movimento è dolce e subsonico, il che significa che non crea abbastanza caos o calore per spiegare completamente perché il gas non si sia raffreddato del tutto. L'universo, sembra, è pieno di onde gentili che sono altrettanto interessanti delle tempeste violente.
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