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VLA
Die magnetischen Schleifen von NGC 4631
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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27. November 2019

Mit dem Very Large Array wurde jetzt erstmals ein gleichförmiges Magnetfeld über Skalen von einigen Tausend Lichtjahren im äußeren Halobereich der Galaxie NGC 4631 nachgewiesen. Das Team entdeckte zudem Umkehrungen im großräumigen Magnetfeld in Form von gigantischen magnetischen Schleifen. Der Fund liefert Hinweise auf die Entstehung regulärer Magnetfelder in Spiralgalaxien.

NGC 4631

Die Spiralgalaxie NGC 4631 ist von der Kante aus sichtbar. Die Karte zeigt die Galaxienscheibe (Rosa) und Struktur des Magnetfelds (Blau bzw. Grün), das sich über die Scheibe hinaus in den ausgedehnten Halo der Galaxie erstreckt. Bild: J. English, Radiodaten: Jansky-VLA (S. Mora-Partiarroyo et al. 2019), optische Daten: Mayall 4-m-Teleskop (M. Patterson R. Walterbos), Software-Programm für Magnetfeldlinien: A. Miskolczi [Großansicht]

NGC 4631, aufgrund ihrer optischen Erscheinungsform auch "Walgalaxie" genannt, liegt in einer Entfernung von 25 Millionen Lichtjahren von der Erde in Richtung des Sternbilds Jagdhunde (Canes Venatici). Mit einem Durchmesser von ca. 80.000 Lichtjahren ist sie etwas kleiner als unsere Milchstraße. Diese Galaxie wurde von dem berühmten deutsch-britischen Astronomen Sir William Herschel im Jahr 1787 entdeckt. Sie hat eine wesentlich kleinere elliptische Galaxie, NGC 4627, als Begleiter.

 Beobachtungen der polarisierten Radiostrahlung von NGC 4631 mit dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) zeigen gleichförmige Magnetfelder, die sich bis weit ober- und unterhalb der Galaxienscheibe erstrecken. "Zum ersten Mal haben wir den Nachweis eines großskaligen zusammenhängenden Magnetfelds weit draußen im Halo einer Spiralgalaxie mit gleichgerichteten Feldlinien über eine Größenordnung von Tausenden von Lichtjahren. Wir sehen sogar ein regelmäßiges Muster bei der Umkehr des Magnetfelds im Halo", sagt Marita Krause, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn.

Die abgeleitete Feldstärke von vier Mikrogauß für das Magnetfeld im Halo ist überraschend hoch; sie ist vergleichbar mit der Feldstärke regulärer Magnetfelder in den Scheiben von Galaxien. Für ein internationales Team von Astronominnen und Astronomen, die Teil des Forschungsprojekts "Continuum HAlos in Nearby Galaxies - an EVLA Survey" (CHANG-ES) sind, deutet das Bild auf ein großskaliges zusammenhängendes Magnetfeld hin, das durch einen Dynamoeffekt innerhalb der Galaxie verstärkt wird und in der Form von gigantischen magnetischen Schleifen weit senkrecht über die Galaxienscheibe hinausragt. Das CHANG-ES-Projekt wird von Judith Irwin von der Queens-Universität in Ontario geleitet.

"Im Moment kommt es mir so vor wie im Gleichnis von den blinden Männern und dem Elefanten. Bei jedem Versuch, das Magnetfeld auf unterschiedliche Weise zu verstehen, kommen wir zu einem anderen Schluss über seine physikalische Natur. Unsere Modelle deuten aber darauf hin, dass die Magnetfeldlinien konusförmig verdrillt von den Spiralarmen aufsteigen", sagt Richard Henriksen von der Queens-Universität.

Die Ergebnisse wurden durch die Kombination von Radiobeobachtungen mit dem VLA in unterschiedlichen Konfigurationen erzielt, um gleichzeitig großskalige Strukturen und feine Details innerhalb von NGC 4631 abbilden zu können. Die Analyse der beobachteten Radiostrahlung der Galaxie zeigt die sowohl die Stärke der Magnetfelder als auch deren Ausrichtung.

Die Forscherinnen und Forscher verfügen nun über eine Technik zur Bestimmung von Magnetfeldlinien, die auch auf andere Galaxien angewandt werden kann, um herauszufinden, ob solche zusammenhängenden Magnetfelder in den Halos von Galaxien den Normalfall bilden, und in welcher Gestalt sie auftreten. Diese ausgedehnten Magnetfelder im Halo dürften auch ein Bindeglied zu intergalaktischen Magnetfeldern darstellen und so dazu beitragen, deren Ursprung zu verstehen, der bisher noch rätselhaft ist.

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

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siehe auch
Very Large Array: Magnetfeld in einer fernen Galaxie - 26. August 2017
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
Fachartikel in Astronomy & Astrophysics
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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