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VERY LARGE ARRAY
Magnetfeld in einer fernen Galaxie
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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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.

Magnetfeld

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.

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"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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siehe auch
Radioastronomie: Die größten Magnetfelder im Universum - 23. März 2017
Radioastronomie: Verdrehtes Magnetfeld in der Galaxie IC 342 - 19. Juni 2015
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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