A radio continuum study of NGC 6209 and NGC 4603

Nella vasta estensione dell'universo, le galassie non sono solo isole statiche di stelle; sono motori dinamici che partoriscono costantemente nuove stelle e, così facendo, creano potenti segnali radio. Questi segnali, invisibili all'occhio umano, sono una forma di luce che viaggia attraverso lo spazio proprio come la luce di una stella lontana, ma con una lunghezza d'onda molto maggiore. Gli astronomi usano enormi parabole radio per catturare questi sussurri dal cosmo, permettendo loro di mappare le strutture invisibili all'interno delle galassie. A volte, questi segnali radio provengono da eventi drammatici che accadono all'interno di una galassia, come la morte esplosiva di una stella massiccia o l'intensa attività attorno a un buco nero. Altre volte, i segnali sembrano provenire dall'interno di una galassia, ma in realtà vengono emessi da un oggetto molto più distante situato molto dietro di essa, perfettamente allineato lungo la nostra linea di vista. Distinguere tra un evento locale e un oggetto di sfondo distante è una sfida fondamentale in astronomia, poiché aiuta gli scienziati a comprendere la vera natura e la storia delle galassie che studiano.

Un team di ricercatori ha recentemente rivolto la propria attenzione a due vicine galassie a spirale, NGC 6209 e NGC 4603, per investigare su un mistero specifico: le brillanti macchie radio che vedono fanno parte di queste galassie, o sono impostori provenienti dallo spazio profondo? Utilizzando l'Australian Square Kilometre Array Pathfinder, un potente radiotelescopio, il team ha catturato immagini dettagliate di queste galassie a molteplici frequenze. Hanno anche esaminato le stesse porzioni di cielo utilizzando telescopi ottici che vedono la luce visibile e satelliti a infrarossi che rilevano il calore. Confrontando queste diverse vedute, speravano di determinare se le sorgenti radio fossero collegate alle stelle e al gas delle galassie o se fossero oggetti di sfondo non correlati.

Lo studio ha rivelato tre distinte sorgenti radio compatte che sembravano trovarsi entro i confini delle due galassie. Una sorgente è stata trovata vicino al centro di NGC 6209, mentre altre due sono state individuate vicino al centro di NGC 4603. A prima vista, queste sorgenti sembravano poter essere correlate alle galassie, forse segnando regioni in cui si stanno formando nuove stelle o dove una stella è esplosa di recente. Tuttavia, un esame più attento dei dati ha raccontato una storia diversa. Quando i ricercatori hanno esaminato i segnali radio, hanno scoperto che le sorgenti non avevano alcun contrappunto corrispondente nelle immagini di luce visibile o infrarossa. In altre parole, dove il radiotelescopio vedeva un punto luminoso, i telescopi ottici e a infrarossi non vedevano altro che spazio vuoto. Questa mancanza di un partner visibile o termico è un forte indizio del fatto che queste sorgenti radio non siano il risultato di attività locale all'interno delle galassie.

Ulteriori analisi dei segnali radio hanno fornito altre prove. I ricercatori hanno misurato come la forza del segnale radio cambiasse attraverso diverse frequenze, una proprietà nota come indice spettrale. Hanno scoperto che tutte e tre le sorgenti presentavano un brusco calo della forza del segnale all'aumentare della frequenza, una caratteristica tipica dei processi non termici. Sebbene alcuni oggetti locali come i resti di supernova possano mostrare un comportamento simile, la specifica combinazione di un brusco calo del segnale, della mancanza di luce visibile e di una polarizzazione magnetica molto debole, ha allontanato l'ipotesi di un'origine locale per alcune sorgenti. I ricercatori hanno anche calcolato la probabilità statistica che queste sorgenti appaiano per puro caso. Hanno scoperto che la probabilità che le due sorgenti in NGC 4603 si allineino con quella galassia puramente per coincidenza è molto bassa, variando da meno dell'uno per cento a circa il sette per cento a seconda della sorgente, con una probabilità combinata di appena lo 0,26%.

Nonostante la bassa probabilità di un allineamento casuale, l'evidenza fisica non permette una classificazione univoca di tutte le sorgenti. I ricercatori hanno concluso che, sebbene le sorgenti a spettro ripido siano molto probabilmente quasar di fondo o galassie radio situate molto dietro NGC 6209 e NGC 4603, le proprietà di una sorgente (PS1 in NGC 4603) sono in realtà coerenti con un'origine all'interno della galassia. Questi oggetti distanti sono così luminosi nelle onde radio da apparire situati all'interno delle galassie più vicine, creando un'illusione ottica di associazione. Questa scoperta è simile a una precedente scoperta in un'altra galassia, dove una brillante sorgente radio era stata anch'essa identificata come un oggetto di fondo. Sebbene la probabilità statistica di un tale allineamento sia piccola, le proprietà fisiche delle sorgenti — specificamente la loro mancanza di controparti ottiche e i loro spettri radio ripidi — rendono l'interpretazione di sfondo la più plausibile per le sorgenti più ripide, sebbene non definitivamente per tutte. Lo studio sottolinea l'importanza di utilizzare molteplici lunghezze d'onda per evitare di identificare erroneamente distanti segnali cosmici come fenomeni locali, ricordando agli astronomi che ciò che appare essere un vicino nel cielo potrebbe essere in realtà un viaggiatore dalle regioni remote dell'universo.