Galassia a forma di arco e freccia: uno studente indiano scopre un raro bow shock cosmico

L'occhio allenato di Limbo ha colto la discrepanza tra la morfologia dell'oggetto e i tipi di galassie radio conosciuti. Questa osservazione ha innescato un'analisi approfondita da parte di un team internazionale guidato dal Dr. Ananda Hota (RAD@home), dal Dr. Pratik Dabhade (NCBJ Polonia) e dal Dr. Shubhrangshu Ghosh (SRM University Sikkim) .

La struttura di RAD-BAARG

La galassia, formalmente denominata RAD-BAARG (Bow-And-Arrow Radio Galaxy) con designazione RAD J104501.6+352852 e redshift z=0.159, si estende per circa 1,8 milioni di anni luce (≈560 kiloparsec) . La sua morfologia è sorprendentemente asimmetrica e diversa dalle classiche galassie radio a doppio lobo simmetrico :

• L'"arco" — sul lato occidentale, un getto stretto alimenta una vasta regione di emissione a forma di settore e una caratteristica arcuata gigante che si estende per circa 560 kpc .
• La "freccia" — sul lato opposto, il contro-getto sviluppa una coda distorta a forma di S che si snoda per quasi 600 kpc .

Un raro bow shock cosmico

RAD-BAARG è interpretata come una delle più chiare firme radio conosciute di un bow shock gigante, un fenomeno a lungo previsto dalla teoria e dalle simulazioni al computer ma raramente osservato direttamente .

Mentre la galassia ospite si tuffa supersonicamente attraverso il gas caldo intracluster a velocità comprese tra circa 1.000 e 3.500 km/s, comprime il mezzo circostante davanti a sé, creando un fronte d'urto su larga scala, analogo al boom sonico di un aereo supersonico . Il plasma radio relativistico proveniente dai getti del nucleo galattico attivo (AGN) della galassia illumina questa struttura d'urto altrimenti estremamente debole e diffusa, rendendola visibile nelle immagini radio a bassa frequenza .

Cosa propongono i ricercatori

L'analisi del team mostra che la galassia ospite risiede in un ambiente dinamico e complesso, con più aloni, con sistemi di ammassi vicini a distanze simili . Lo scenario proposto:

• La galassia sta cadendo supersonicamente verso un ammasso, muovendosi attraverso gas caldo intracluster .
• Uno dei getti radio viene compresso e spazzato indietro dal bow shock, formando l'arco luminoso ("bow") .
• Il getto opposto viene allungato e piegato nella coda a forma di S che lo segue ("arrow") .
• La morfologia complessiva è coerente con l'azione della pressione dinamica (ram pressure), dei moti di massa del gas e della compressione legata all'urto che modellano il plasma radio .

Questa forma ad arco e freccia è talmente insolita che un astronomo con 25 anni di esperienza nello studio di galassie radio ha dichiarato di non aver mai visto nulla di simile .

Una scoperta resa possibile dalla citizen science

La scoperta evidenzia il potere dell'ispezione visiva umana in un'era di big data. Il RAD@home Astronomy Collaboratory forma cittadini scienziati indiani per ispezionare visivamente le mappe radio a bassa frequenza di LOFAR. Mentre gli algoritmi automatici possono elaborare enormi quantità di dati, spesso non riescono a cogliere morfologie sottili e insolite che un occhio umano allenato può individuare .

Pranim Limbo stava partecipando a una lezione online del fine settimana quando ha notato l'oggetto. La sua scoperta ha dato il via a un'intera collaborazione internazionale che ha confermato la natura dell'oggetto e pubblicato i risultati .

Strutture future che sveleranno altri sistemi simili

I ricercatori indicano due strutture future che dovrebbero rivelare molti più sistemi in cui le galassie radio tracciano interazioni getto-ambiente e bow shock altrimenti invisibili:

• LOFAR LoTSS DR3 — la release di dati più profonda del sondaggio in corso con il Low-Frequency Array .
• Lo Square Kilometre Array Observatory (SKAO) — il radiotelescopio più potente mai costruito, che dovrebbe rendere i bow shock e altre sottili interazioni getto-ambiente una scoperta di routine .