Per lo studio dell'emissione ottica dalle hot spots delle radio galassie i ricercatori dell'Istituto di Radioastronomia lavorano in collaborazione con i colleghi dell'Osservatorio Europeo (ESO) e dell'MPIK di Heidelberg. Parte di questo lavoro e' stata recentemente pubblicata su Science (Prieto, Brunetti, Mack, 2002, 298, p. 193) ed ha ricevuto l'attenzione dei media in Italia e all'estero.
Le hot spots (HSs) sono regioni di alta brillanza radio ai bordi dei lobi delle radiosorgenti extragalattiche potenti (FR II). Queste regioni mostrano l'interazione fra il getto scagliato dal nucleo di questi oggetti e il mezzo intergalattico. Si pensa che parte dell'energia cinetica del getto stesso sia qui convertita nell'accelerazione di particelle relativistiche e che lo spettro radio delle HS sia emissione di sincrotrone emessa dagli elettroni relativistici accelerati in queste regioni.
Malgrado le HS radio siano una caratteristica molto comune, la rivelazione della loro radiazione in banda ottica e' molto difficile a causa del naturale decadimento dello spettro di sincrotrone alle alte frequenze e, in oltre 20 anni di studi, sono noti solo pochi casi di emissione ottica da HS. La scoperta di emissione ottica da HSs ha un numero di conseguenze importanti per la conoscenza dei meccanismi di accelerazione di particelle. Infatti, gli elettroni che emettono in banda ottica, hanno un tempo di raffreddamento radiativo circa 300 volte piu' breve di quello degli elettroni che emettono nella banda radio. Tali tempi, combinati con le piccole scale di diffusione di questi elettroni (piu' piccole di 1 kpc), rendono le osservazioni ottiche uno strumento unico per individuare le regioni nelle queli gli elettroni vengono accelerati.
Per la ricerca di emissione ottica da HS abbiamo fatto uso del Very Large Telescope (VLT) dell' ESO. Per la prima volta abbiamo selezionato un campione di HS sulla base di previsioni teoriche, selezionando HS con bassa brillanza radio e bassi campi magnetici.
In tali HS gli elettroni che emettono radiazione ottica dovrebbero sopravvivere piu' a lungo che in quelle brillanti e con campi magnetici alti. Il risultato netto delle nostre ricerche e' stato quello di ottenere un tasso di detezione ottica di HS senza precedenti (del 70 %) e di duplicare il numero di HS ottiche conosciute. Di particolare rilevanza sono stati i risultati ottenuti nel caso dell'HS sud delle radio galassia 3C 445. L'emissione ottica di questa HS e' stata risolta in alcune regioni compatte (Fig. 1) dove gran parte dell'energia cinetica del getto e' dissipata in accelerazione di particelle relativistiche. In particolare il knot centrale in Fig. 1 e' la regione in cui avviene l'impatto fra il getto e il mezzo intergalattico: in tale regione si forma un'onda d'urto che puo' accelerare elettroni relativistici tramite processi di tipo Fermi I.
In aggiunta, si e' trovato che gli elettroni che emettono in banda ottica sono spazialmente distribuito su una regione molto vasta (3-5 kpc). Cio' indica che i processi di accelerazione di particelle non avvengono solo alla testa del getto (knot centrale) ma che essi possono essere efficaci anche nelle regioni circostanti. Questa scoperta ha cambiato in parte la nostra conoscenza di tali processi perche' ha mostrato che meccanismi aggiuntivi a quelli di Fermi I, probabilmente Fermi II, possono accelerare efficacemente le particelle nelle HS.
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