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RADIOASTRONOMIE
Verdrehtes Magnetfeld in der Galaxie IC 342
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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19. Juni 2015

Magnetfelder sind im Universum allgegenwärtig. Doch welche Rolle spielen sie genau, etwa bei der Entwicklung von Galaxien? Mithilfe von zwei Radioteleskopen haben Astronomen nun in der Galaxie IC 342 eine überraschende Entdeckung gemacht. Sie spürten entlang des Hauptspiralarms ein aufgewickeltes Magnetfeld auf. Könnte es etwas mit der Entstehung des Spiralarms zu tun gehabt haben?

IC 342

Klein- und großskalige polarisierte Radiostrahlung von IC 342 bei sechs Zentimetern Wellenlänge mit einer Winkelauflösung von 25 Bogensekunden. Bild: R. Beck / MPIfR (polarisierte Radiostrahlung); U. Klein/AIfA (Grafik), Kitt-Peak-Observatorium (T. A. Rector, Universität Alaska, und H. Schweiker, WIYN, und NOAO / AURA / NSF; optisches Hintergrundbild) [Großansicht]

Astronomen des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) haben durch detaillierte Untersuchungen einer nahegelegenen Galaxie mit mehreren Radioteleskopen ein Magnetfeld entdeckt, das sich entlang des Hauptspiralarms in dieser Galaxie aufgewickelt hat. "Unsere Untersuchung kann dabei helfen, einige wichtige Fragen darüber zu beantworten, wie Galaxien entstehen und wie sie sich weiterentwickeln", so Rainer Beck vom MPIfR.

Die Wissenschaftler haben dabei eine Galaxie mit der Bezeichnung IC 342 ins Visier genommen, die etwa zehn Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung des Sternbilds Giraffe am nördlichen Sternhimmel liegt. Dazu wurden das 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg und das amerikanische Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) eingesetzt und die entsprechenden Daten kombiniert. Dies lieferte dann Informationen über die Magnetfeldstrukturen in dieser Galaxie.

Das durchaus überraschende Resultat zeigt eine riesige helixförmig verdrillte Magnetfeld-Schleife entlang des Hauptspiralarms von IC 342. Eine derartige Struktur hatte man zuvor noch nie in einer Galaxie gefunden. Sie ist ausgedehnt und stark genug, um die Bewegung von Gas im Spiralarm der Galaxie beeinflussen zu können. "Die Bildung von Spiralarmen kann kaum durch Gravitationskräfte allein erfolgen", betont Beck. "Unsere neuen Daten lassen vermuten, dass auch Magnetfelder eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Spiralarmen spielen."

Die Beobachtungen geben auch Hinweise auf einen weiteren Baustein bei der Entwicklung von Galaxien, nämlich den leuchtkräftigen Zentralbereich, in dem sich ein sehr massereiches Schwarzes Loch verbergen könnte und in dem eine große Zahl von neuen Sternen gebildet wird. Um dort eine hohe Sternentstehungsrate aufrechterhalten zu können, bedarf es eines stetigen Einströmens von Gas aus den Außenbereichen der Galaxie in Richtung Zentrum. "Die Magnetfeldlinien im inneren Bereich von IC 342 verlaufen in Richtung des Galaxienzentrums und können eine nach innen gerichtete Gasströmung unterstützen", so Beck.

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Die Wissenschaftler haben die Magnetfeldstruktur in dieser Galaxie abgeleitet, indem sie die Polarisation der von ihr abgestrahlten Radiowellen gemessen haben. Diese Orientierung der Radiowellen ist senkrecht zu der des Magnetfelds in der Galaxie. Die Beobachtung bei mehreren unterschiedlichen Wellenlängen ermöglicht es zusätzlich, die Drehung der Polarisationsebene dieser Wellen herauszurechnen, die durch ihren Durchgang durch interstellare Materie entlang der Sichtlinie zur Erde erfolgt.

Das Radioteleskop Effelsberg mit seinem großen Gesichtsfeld erfasst die volle Ausdehnung der Galaxie IC 342 in Radiowellenlängen. Wenn ihre Strahlung im sichtbaren Licht nicht teilweise von Staubwolken in unserer Milchstraße absorbiert würde, erschiene diese Galaxie so ausgedehnt wie der Vollmond am Himmel. Zusätzlich erfasst die hohe Winkelauflösung des VLA eine Reihe von feineren Strukturen im Radiobild der Galaxie. Für das endgültige Bild bedurfte es fünf Einzelaufnahmen mit je 24 Stunden Beobachtungszeit mit dem VLA sowie 30 Stunden Beobachtungszeit mit dem Radioteleskop Effelsberg.

Wissenschaftlern am MPIfR, darunter Beck, waren die ersten, denen es gelang, polarisierte Radiostrahlung von Galaxien nachzuweisen. Es begann bereits 1978 mit dem Nachweis polarisierter Radiostrahlung von der Andromeda-Galaxie mit dem Radioteleskop Effelsberg. Einer Astronomin am MPIfR, Marita Krause, ist es im Jahr 1989 erstmals gelungen, polarisierte Radiostrahlung von Galaxien mit dem VLA zu messen. Unter den dabei beobachteten Quellen war auch IC 342, nach der Andromedagalaxie und Messier 33 die drittnächste Spiralgalaxie am Himmel.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.

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siehe auch
Supermassereiche Schwarze Löcher: Starkes Magnetfeld am Rand des Ereignishorizonts - 17. April 2015
Schwarze Löcher: Rolle von Magnetfeldern bislang unterschätzt? - 5. Juni 2014
Magnetfelder: Wachstum im All durch Turbulenz - 13. August 2013
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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