Il segnale gamma rivelato in questo lavoro è stato ottenuto sommando il contributo di vari ammassi di galassie simili a quello mostrato nella figura a sinistra, che mostra l’ammasso Abell 2261, osservato con l’Hubble Space Telescope. La figura a destra è ottenuta posizionando ognuno dei 26.350 ammassi al centro della figura e sommando il flusso di radiazione gamma misurato dal satellite Fermi. La regione rossa al centro evidenzia l’eccesso di emissione gamma rivelato dall’analisi. Mentre l’emissione di un singolo ammasso come Abell 2261 non è identificabile, la sovrapposizione (“stacking”) di un grande numero di ammassi permette al segnale di emergere. Crediti: per l’immagine a sinistra, NASA/ESA/Hubble Space Telescope, per quella a destra, Branchini et al.
Anche gli ammassi di galassie brillano di luce gamma. Questa è la conclusione cui è giunto un gruppo composto da ricercatori dell’INAF, dell’INFN, delle Università di Roma Tre, Torino, Aachen, Manchester, Pechino, e della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA), analizzando i dati raccolti in sei anni e mezzo di missione dal telescopio spaziale della NASA Fermi, cui l’Italia partecipa con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l’INAF e l’INFN.
Il team ha utilizzato le osservazioni condotte dallo strumento Large Area Telescope (LAT) di Fermi nella banda dei raggi gamma di altissima energia: la loro elaborazione ha permesso di identificare diversi tipi di sorgenti astrofisiche. Tra quelle extragalattiche ci sono prevalentemente i nuclei galattici attivi, mentre mancano all’appello gli ammassi di galassie, oggetti la cui emissione è stata identificata in tutte le altre bande dello spettro, compresa quella dei raggi X. L’obiettivo di questo studio è stato quello di identificare la radiazione gamma prodotta dagli ammassi di galassie analizzando la componente diffusa delle mappe di Fermi, ovvero la radiazione gamma non associata a sorgenti note.
«Abbiamo identificato un eccesso di emissione in banda gamma associato alla posizione degli ammassi di galassie già noti». Spiega Enzo Branchini, professore dell’Università Roma Tre e associato INAF, primo autore dello studio pubblicato oggi sulla rivista The Astophysical Journal Supplement. «La nostra analisi è di natura statistica e utilizza la stessa tecnica che abbiamo applicato con successo per studiare la natura del fondo gamma diffuso, vincolando contestualmente le caratteristiche della materia oscura. Con la stessa metodologia abbiamo ora rivelato e studiato l’emissione nella banda dei raggi gamma associata agli ammassi di galassie».
Gli ammassi di galassie sono dei veri e propri laboratori di astrofisica. Dal loro studio gli astronomi ottengono informazioni cruciali sui meccanismi di emissione di fotoni di alta energia e di accelerazione di particelle. Per tale motivo essi sono stati osservati in tutte le regioni dello spettro elettromagnetico con l’eccezione, fino ad oggi, della banda gamma. «La maggior parte dell’emissione che abbiamo rivelato è prodotta da Nuclei Galattici Attivi presenti all’interno o nelle immediate vicinanze dell’ammasso», sottolinea Marco Regis, ricercatore dell’INFN e del Dipartimento di Fisica dell’Università di Torino. «Tuttavia sembra esserci una seconda componente che, per distribuzione spaziale ed energetica, potrebbe essere associata all’ammasso in sé, alla materia oscura di cui è composto, piuttosto che agli oggetti in esso contenuti. Il nostro studio non fornisce una riposta definitiva al riguardo. Ma indica la direzione in cui muoversi per comprenderla».
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “Cross-correlating the gamma-ray sky with catalogs of galaxy clusters” di Enzo Branchini, Stefano Camera, Alessandro Cuoco, Nicolao Fornengo, Marco Regis, Matteo Viel, Jun-Qing Xia sulla rivista The Astrophysical Journal Supplement