L’universo risplende di energia, che viene prodotta non solo da stelle, nebulose e brulicanti vivai galattici, ma anche dai getti di elettroni liberi originati da alcuni tra i più potenti oggetti cosmici: i nuclei galattici attivi noti come “blazar”. Nato da una collaborazione tra la NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), con il contributo dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), il telescopio spaziale IXPE è riuscito ad acquisire dettagli senza precedenti di questi oggetti e dell’origine delle loro emissioni.
Un team internazionale di astrofisici, utilizzando i dati dell’Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) ha pubblicato nuove scoperte sul blazar denominato Markarian 421, un nucleo galattico attivo e una potente sorgente di raggi gamma che si trova nella costellazione dell’Orsa Maggiore, all’incirca a una distanza di 400 milioni di anni luce dalla Terra.
«Markarian 421 è una vecchia conoscenza degli astronomi che scrutano l’universo estremo. Eravamo sicuri che questo blazar sarebbe stato un obiettivo interessante per il Telescopio Spaziale IXPE, ma questa scoperta ha superato le nostre migliori aspettative. Ha, infatti, mostrato come la misura della polarizzazione dei raggi X arricchisca la nostra capacità di sondare la complessa geometria del campo magnetico e l’accelerazione delle particelle in diverse regioni dei getti relativistici. Un momento entusiasmante per gli studi sui getti astrofisici» ha detto l’astrofisica dell’Agenzia Spaziale Italiana Laura Di Gesu, prima autrice di questa pubblicazione.
Questa illustrazione mostra la struttura di un getto di buco nero come dedotta dalle recenti osservazioni del blazar Markarian 421 con l’Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). © NASA/Pablo Garcia
Nonostante decenni di studio, gli scienziati non hanno ancora compreso appieno i processi fisici che determinano la dinamica e l’emissione dei getti relativistici espulsi dai blazar.
La rivoluzionaria capacità del Telescopio Spaziale IXPE di misurare la direzione media del campo elettrico delle onde luminose offre agli astronomi una visione senza precedenti di questi oggetti, della loro geometria e dell’origine delle loro emissioni.
I modelli teorici, che tentano di spiegare le caratteristiche dei getti, raffigurano spesso una struttura di campo magnetico a elica a spirale, simile a quella della catena del DNA umano, ma IXPE ha riscontrato una variabilità inaspettata durante tre osservazioni prolungate di Markarian 421.
«Ci aspettavamo che la direzione della polarizzazione potesse cambiare, ma pensavamo che le rotazioni di maggior entità sarebbero state rare, sulla base di precedenti osservazioni ottiche di molti blazar» ha affermato Herman Marshall, fisico ricercatore presso il Massachusetts Institute of Technology di Cambridge e coautore dello studio.
IXPE continuerà ad osservare Markarian 421 e altri blazar per saperne di più su queste fluttuazioni del getto e sulla frequenza con cui si verificano.
Il nuovo studio “Discovery of X-ray polarization angle rotation in the jet from blazar Mrk 421”, che dettaglia le scoperte del team IXPE su Markarian 421, è disponibile nell’ultima edizione di Nature Astronomy.
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