Svelata la più grande mappa magnetica dell'universo: 5 volte più estesa di tutte le precedenti messe insieme

Come è stata realizzata: ASKAP e l'effetto Faraday

Il cuore di questa scoperta è il radiotelescopio ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder), gestito dall'agenzia scientifica nazionale australiana CSIRO. Situato nell'osservatorio di Inyarrimanha Ilgari Bundara, in Australia Occidentale, ASKAP è un precursore del futuro colosso Square Kilometre Array (SKA) . Le sue capacità uniche lo hanno reso lo strumento perfetto per questa impresa:

• Ampissimo campo visivo e sistema di rotazione della parabola, che gli permettono di scandagliare enormi porzioni di cielo rapidamente e in profondità .
• Per questa mappa, il team ha utilizzato i dati della terza campagna osservativa a bassa frequenza della survey RACS (RACS-low3), centrata a 887.5 MHz .

La chiave di volta è stata la misurazione dell'effetto di rotazione di Faraday. Quando le onde radio polarizzate provenienti da galassie lontane attraversano nubi di plasma magnetizzato nello spazio intergalattico, il loro piano di polarizzazione ruota. L'entità di questa rotazione, chiamata Misura di Rotazione (RM), è proporzionale al prodotto tra l'intensità del campo magnetico e la densità degli elettroni liberi lungo la linea di vista .

Analizzando il segnale di quasi 4 milioni di galassie, un dataset 40 volte più vasto dei precedenti cataloghi RM, i ricercatori hanno potuto ricostruire la posizione e la forza relativa dei campi magnetici, proprio come se usassero miliardi di bussole cosmiche . L'ampia larghezza di banda di ASKAP (800–1087 MHz) ha permesso inoltre di ottenere misure di RM con una precisione media di appena 2.2 rad/m² .

Cosa ha rivelato la mappa

La mappa SPICE-RACS ha letteralmente illuminato una rete cosmica di strutture magnetiche prima d'ora solo ipotizzate :

• Filamenti magnetici galattici: la mappa risolve nitide strutture filamentose lineari in prossimità dei poli galattici Nord e Sud, alcune delle quali si estendono per l'intera area polare. Questi filamenti sono sorprendentemente simili a quelli osservati nell'idrogeno neutro e nelle polveri interstellari .
• Un motivo magnetico 'a cerniera': lungo il piano della Via Lattea (nelle longitudinali 60°–270°), è stato scoperto un pattern RM quasi periodico e antisimmetrico rispetto al piano galattico. Questo fenomeno suggerisce la presenza di inversioni del campo magnetico su larga scala, forse legate alla barra galattica o al centro della Via Lattea .
• La bolla di un resto di supernova: un enorme anello con RM positiva, noto come G353-34, già intravisto decenni fa, è ora risolto perfettamente .
• L'interazione con le Nubi di Magellano: la mappa fornisce il contesto magnetico per capire l'interazione gravitazionale tra la nostra galassia e le sue galassie satellite, la Grande e la Piccola Nube di Magellano .
• Gas magnetizzato in epoche remote: uno studio complementare ha usato la mappa per analizzare la luce di quasar lontanissimi (redshift z ~ 1), rivelando la presenza di imponenti campi magnetici nel gas che circonda le galassie dell'universo primordiale .

Un balzo in avanti rispetto a vent'anni di studi

Per capire la portata di questa scoperta, basta ascoltare le parole della professoressa Naomi McClure-Griffiths, capo scienziata di SKAO: "Per gli ultimi 20 anni, gli astronomi hanno lavorato essenzialmente con lo stesso dataset, che peraltro non copriva nemmeno il cielo australe" .

Il confronto con il passato è impietoso, a tutto vantaggio di SPICE-RACS DR2:

• Copertura 5 volte superiore a quella di tutte le mappe magnetiche precedenti messe insieme .
• Numero di sorgenti ~40 volte maggiore (quasi 4 milioni contro le circa 100.000 dei cataloghi RM del passato) .
• Prima copertura completa del cielo australe, dal Polo Sud a +30° di declinazione .
• Precisione nella RM a banda larga, che risolve le ambiguità di cui soffrivano le vecchie survey a banda stretta .

Il futuro: dal progetto POSSUM allo SKA

SPICE-RACS è solo un assaggio di ciò che verrà. È il prodotto iniziale della collaborazione POSSUM (Polarisation Sky Survey of the Universe's Magnetism), un ambizioso progetto internazionale che mira a mappare il magnetismo di oltre 30.000 gradi quadrati di cielo .

A breve termine, ASKAP continuerà a produrre mappe sempre più profonde e dettagliate . Nel lungo periodo, quando lo Square Kilometre Array (SKA) entrerà in funzione entro la fine del decennio, gli astronomi potranno tracciare i campi magnetici della ragnatela cosmica con un dettaglio ancora più fine, affrontando uno dei suoi cinque progetti scientifici chiave .

Questa mappa segna l'inizio di una nuova era. Domande fondamentali come "Quando sono comparsi i primi campi magnetici nell'universo?" o "Che ruolo giocano nella formazione delle galassie?", un tempo ritenute senza risposta, sono ora a portata di mano. I dati, liberamente accessibili a tutti gli scienziati, gettano le basi per decenni di scoperte sul magnetismo cosmico .