Ricerca > Progetti > Exploring intergalactic magnetic fields to unveil the cosmic web

I filamenti della rete cosmica che collegano gli ammassi di galassie sono strutture fondamentali dell’Universo. Tuttavia, la comprensione delle loro componenti termiche e non termiche rimane una sfida aperta. In questo progetto sfrutteremo i campi magnetici per esplorare il mezzo intergalattico (warm-hot intergalactic medium, WHIM) all’interno dei filamenti, a partire da quello tra i due ammassi Abell 3667 e Abell 3651, recentemente osservato da eROSITA. Sfruttando le misure di rotazione di Faraday provenienti dalla Polarization Sky Survey of the Universe’s Magnetism (POSSUM), otterremo nuove informazioni sui campi magnetici intergalattici ed esploreremo metodi innovativi per la rivelazione dei filamenti tramite dati radio. Il progetto pone le basi per lo sfruttamento delle future survey radio, testando algoritmi di apprendimento automatico nell’analisi dei dati.

Attività previste:
• Individuare tracce dei campi magnetici nel filamento Abell 3667–3651. La regione del filamento è già stata osservata da EMU e POSSUM e la proponente ha richiesto e ottenuto il coordinamento dell’analisi di questo campo all’interno della collaborazione POSSUM. Il sistema Abell 3667–3651 rappresenta un caso di studio ideale, poiché, utilizzando la densità del gas termico derivata dall’analisi in banda X, è possibile inferire l’intensità dei campi magnetici intergalattici (IGMF). In caso di rilevazione tramite la griglia di misure di rotazione di Faraday (RM) di POSSUM, sarà possibile misurare l’IGMF nel primo filamento individuale mai rilevato al di fuori del raggio viriale degli ammassi di galassie. In caso di mancata rilevazione, verranno invece posti limiti superiori all’intensità dell’IGMF. I valori ottenuti saranno confrontati con diversi modelli di magnetogenesi al fine di testarne le previsioni. Inoltre, verrà ricercata un’emissione diretta dal filamento, utilizzando sia l’intensità totale sia la polarizzazione;
• Sviluppo di strumenti di apprendimento automatico (machine learning, ML) per l’identificazione dei filamenti nelle survey radio. POSSUM coprirà l’intero cielo sud e la parziale sovrapposizione con l’area dell’All-Sky Survey di SRG/eROSITA rende possibile la ricerca di nuovi obiettivi nel catalogo dei superammassi X recentemente pubblicato. Le metodologie di catalogazione manuale saranno insufficienti nell’era di queste grandi survey. Pertanto, il progetto estenderà la ricerca ad altri filamenti cosmici, integrando metodi classici con nuove tecniche di ML applicate ai dati di survey. In particolare, verrà utilizzata e ulteriormente sviluppata Radio U-Net, un’architettura U-Net completamente convoluzionale, progettata per la segmentazione automatica di immagini radio e per il rilevamento di strutture diffuse. Questo strumento innovativo ha già mostrato risultati promettenti in termini di accuratezza ed efficienza computazionale nell’identificazione di emissioni diffuse negli ammassi di galassie. Radio U-Net è stata sviluppata specificamente per dati a bassa frequenza in intensità totale; ne verrà valutata l’efficacia nell’analisi dei dati ASKAP EMU ed esplorato il suo potenziale per l’individuazione dei filamenti, eventualmente anche utilizzando immagini di intensità di polarizzazione di POSSUM;

Inizio progetto: 15/05/2025
Durata: 2 anni
Canale di finanziamento: Ricerca fondamentale INAF
Referente: Chiara Stuardi (INAF)