Misteriosa fuente difusa de sincrotrón está siendo examinada


Utilizando el LOw Frequency ARray (LOFAR) y el Very Large Array (VLA), astrónomos europeos han investigado una misteriosa fuente difusa de sincrotrón en el cúmulo de galaxias Abell 523. Los resultados del estudio, publicados el 28 de enero en el servidor de preimpresión arXiv, arrojaron más luz sobre la naturaleza de esta peculiar fuente.

Emisión de radio del cúmulo de galaxias A523 a 144 MHz con LOFAR a 20». Crédito: Vacca et al., 2022.

Con un corrimiento al rojo de aproximadamente 0,1, Abell 523 (o A523) es un cúmulo de galaxias cercano con una masa estimada de alrededor de 220 a 360 billones de masas solares. Es un sistema perturbado con una fusión en curso (que interactúa con un cúmulo más compacto), muestra una forma irregular y carece de una galaxia dominante.

Las observaciones anteriores han encontrado que A523 alberga una fuente de sincrotrón difusa extendida asociada con el medio intracluster (ICM) y clasificada como un halo de radio. La fuente tiene una potencia de radio a 1,4 GHz de 2,2 YW/Hz, mientras que su luminosidad de rayos X se estima en unos 150 tredecillones de erg/s.

Sin embargo, la fuente difusa de sincrotrón en A523 exhibe una morfología diferente y compensada del gas térmico, y tiene una emisión polarizada a 1,4 GHz, típicamente difícil de observar en halos de radio. Un equipo de astrónomos dirigido por Valentina Vacca del Observatorio de Cagliari en Italia ha realizado observaciones LOFAR (a 120-168 MHz) y VLA (en el rango de frecuencia de 1-2 GHz) de esta fuente, con la esperanza de determinar su verdadera naturaleza.

«Presentamos nuevas observaciones obtenidas con LOw Frequency ARray a 120-168 MHz y Jansky Very Large Array a 1-2 GHz, que nos permiten estudiar la distribución del índice espectral de esta fuente», escribieron los investigadores en el artículo.

Las observaciones encontraron que la fuente estudiada está más extendida a 144 MHz que lo observado previamente a 1,4 GHz, con un tamaño total de unos 5,87 millones de años luz. La densidad de flujo total de esta fuente a 144 MHz se midió en 1,52 Jy.

Según el estudio, la fuente difusa de sincrotrón en A523 muestra una morfología compleja, ya que consta de tres filamentos brillantes: dos en el norte del sistema y un tercero que se desarrolla desde la estructura brillante del norte hacia el sur del cúmulo. Además, se identificaron regiones adicionales de emisión débil y un parche de sincrotrón difuso brillante, caracterizado por un índice espectral pronunciado y de origen poco claro.

La investigación también encontró que el índice espectral promedio de la fuente entre 144 MHz y 1,410 GHz se encuentra en un nivel de 1,2, con una inclinación espectral que se mueve hacia una frecuencia más alta. Los astrónomos notaron que el índice espectral no muestra un empinamiento radial sino una distribución espacial compleja.

Con todo, los nuevos hallazgos sugieren que la fuente observada en A523 puede ser una superposición de diferentes estructuras, impulsada por la turbulencia asociada con la fusión primaria y una posible secundaria en el cúmulo de galaxias. Sin embargo, los autores del artículo señalaron que se necesitan observaciones ópticas y de rayos X adicionales para verificar esta hipótesis.

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