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Magnetfeld in einer fernen Galaxie
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
26. August 2017
Magnetfelder spielen eine wichtige Rolle bei der Erforschung der Physik des
interstellaren Mediums in Galaxien. Mithilfe des Very Large Array und
einer Gravitationslinse ist es Astronomen nun erstmals gelungen, das Magnetfeld
in einer entfernten Galaxie zu untersuchen. Sie erhoffen sich neue Einsichten in
Ursprung und Entwicklung von Magnetfeldern im Universum.
Das Gravitationslinsensystems
CLASS B1152+199 in einer Hubble-Aufnahme (links)
und die Magnetfeldmessungen in dem System
(rechts).
Bild: Sui Ann Mao [Großansicht] |
Durch Beobachtungen einer gewaltigen kosmischen Linse mit dem amerikanischen
Radioteleskop Very Large Array ist es einem Team von Astronomen
gelungen, zusammenhängende Magnetfeldstrukturen in einer Galaxie in knapp fünf
Milliarden Lichtjahren Entfernung nachzuweisen. Die Daten geben neue
Anhaltspunkte zur Klärung eines wesentlichen Aspekts der Kosmologie: Ursprung
und Beschaffenheit von kosmischen Magnetfeldern, die eine wichtige Rolle bei der
Entwicklung von Galaxien spielen.
Wenn ein Hintergrundquasar in großer Entfernung und eine etwas nähergelegene
Vordergrundgalaxie direkt hintereinander in der Sichtlinie stehen wie im Fall
des Systems CLASS B1152+199, kann der Lichtweg des weiter entfernten Quasars
durch den Gravitationslinseneffekt der Vordergrundgalaxie so gekrümmt werden,
dass zwei separate Bilder des Quasars von der Erde aus zu sehen sind. Da die
Strahlung des Quasars unterschiedliche Bereiche der als Gravitationslinse
wirkenden Galaxie passiert, wird es möglich, Magnetfelder in einer Galaxie zu
untersuchen, die wir sonst gar nicht erfassen könnten.
Das Forscherteam hat eine spezielle Eigenschaft der gemessenen Radiowellen
ausgewertet, die man als Polarisation bezeichnet und die durch das Magnetfeld
der Vordergrundgalaxie verändert wird. Die Astronomen haben speziell diese
Veränderung, den sogenannten Faraday-Effekt, in den beiden unterschiedlichen
Bildern des Hintergrundquasars vermessen und konnten so zeigen, dass die als
Gravitationslinse wirkende Galaxie über ein großskaliges zusammenhängendes
Magnetfeld verfügt. Die Entdeckung eines starken zusammenhängenden Magnetfelds
in einer Galaxie in knapp fünf Milliarden Lichtjahren Entfernung und damit zu
einer Zeit von nur zwei Dritteln des heutigen Alters des Universums, ermöglicht
den Forschern zu vermessen, wie schnell sich diese Magnetfelder in Galaxien
aufbauen.
"Obwohl diese weit entfernte Galaxie im Vergleich zu heutigen Galaxien
weniger Zeit hatte, ihr Magnetfeld aufzubauen, war sie trotzdem dazu in der
Lage", sagt Sui Ann Mao, Leiterin der Minerva-Forschungsgruppe "Kosmischer
Magnetismus" am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. "Unsere
Untersuchungen unterstützen die Idee, dass galaktische Magnetfelder durch einen
Dynamoprozess aufgebaut werden."
Trotz großer Fortschritte im Bereich der Kosmologie ist es nach wie vor ein
Rätsel, wie der Magnetismus im Universum entstanden ist. Die ursprünglich sehr
schwachen Magnetfelder ähneln in keiner Weise denjenigen, die wir in den
heutigen Galaxien beobachten. Dynamo-Prozesse im turbulenten interstellaren Gas
verstärkten sie und ordneten sie um. Die Beschreibung, wie der Dynamo
großskalige Strukturen im Magnetfeld aufbaut, ist ebenfalls ein weitgehend
ungelöstes Problem.
"Unsere jetzigen Messungen führen zu der bisher besten Beschreibung, wie
Dynamos in Galaxien wirken", betont Ellen Zweibel von der University of
Wisconsin in Madison, USA. "Das ist ein aufregendes Resultat – zum ersten
Mal konnten wir verlässlich sowohl die Stärke wie auch die Struktur des
Magnetfelds in einer weit entfernten Galaxie bestimmen", sagt Sui Ann Mao.
Das Gravitationslinsensystem CLASS B1152+199 ist zur Zeit der Rekordhalter
als am weitesten entfernte Galaxie, bei der Eigenschaften ihres Magnetfelds
vermessen werden konnten. "Unsere Arbeit zeigt, wie effektiv die Verbindung des
starken Gravitationslinseneffekts mit Breitband-Radiopolarisationsmessungen
dabei ist, Magnetfelder im hochrotverschobenen Universum zu untersuchen",
bemerkt sie abschließend.
Über ihre Entdeckung berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in
der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen
ist.
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