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RADIOASTRONOMIE
Eine Spiralgalaxie und ihr Magnetfeld
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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22. Juli 2020

Die Spiralgalaxie NGC 4217 hat jede Menge zu bieten: Gammastrahlenausbrüche, Superblasen, Riesenschleifen und X-förmige Magnetfeldstrukturen. Hinweise auf die Entstehung dieses Formenreichtums liefert nun eine neue Studie, mit der die beteiligten Astronominnen und Astronomen auch hoffen, Neues über unsere eigene Heimatgalaxie zu erfahren.

NGC 4217

Die Spiralgalaxie NGC 4217 besitzt ein riesiges Magnetfeld, das hier in Form von grünen Linien gezeigt ist. Die Radiodaten für diese Visualisierung wurden mit dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) aufgenommen. Das optische Hintergrundbild der von der Seite gezeigten Galaxie entstammt Daten des Sloan Digital Sky Survey und des Kitt Peak National Observatory.  Bild: Y. Stein (CDS), NRAO, SDSS, KPNO 0.9 m, J. English (U. Manitoba), R.-J. Dettmar und A. Miskolczi (Ruhr U.), R. J. Rand (U.N.M.) und J. Irwin (Queen’s U.)  [Großansicht]

Spiralgalaxien wie unsere Milchstraße können weit ausgedehnte Magnetfelder besitzen. Zu ihrer Entstehung gibt es verschiedene Theorien, bislang ist sie aber nicht genau verstanden. Ein internationales Forscherteam hat nun das Magnetfeld der milchstraßenähnlichen Galaxie NGC 4217 detailliert auf der Basis radioastronomischer Beobachtungen analysiert und zuvor nicht bekannte Magnetfeldstrukturen entdeckt. Die Daten weisen darauf hin, dass Sternentstehung und Sternexplosionen, sogenannte Supernovae, verantwortlich für die sichtbaren Strukturen sind. Die untersuchten Daten stammen aus dem Projekt "Continuum Halos in Nearby Galaxies – an EVLA Survey" (kurz: CHANG-ES), in dem 35 Galaxien radioastronomisch vermessen wurden.

"Die Galaxie NGC 4217 ist für uns besonders interessant", erklärt Yelena Stein, die die Arbeiten am Lehrstuhl für Astronomie der Ruhr-Universität Bochum unter der Leitung von Prof. Dr. Ralf-Jürgen Dettmar begann und mittlerweile am Centre de Données astronomiques de Strasbourg tätig ist. NGC 4217 ähnelt der Milchstraße und liegt nur etwa 67 Millionen Lichtjahre entfernt, also relativ nah, im Sternbild Große Bärin. Die Forscherinnen und Forscher hoffen daher, einige ihrer Erkenntnisse auch auf unsere Heimatgalaxie übertragen zu können.

Bei der Auswertung der Daten von NGC 4217 fanden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gleich mehrere bemerkenswerte Strukturen. Die Galaxie weist eine auch schon bei anderen Galaxien beobachtete X-förmige Magnetfeldstruktur auf, die sich von der Galaxienscheibe über 20.000 Lichtjahre weit nach außen erstreckt. Neben der X-Form fand das Team eine Helix-Struktur sowie zwei große Blasenstrukturen, auch Superbubbles genannt. Letztere gehen von Orten aus, an denen viele massereiche Sterne als Supernovae explodieren, aber auch Sterne gebildet werden, die dabei Sternwinde aussenden. Daher vermuten die Wissenschaftler einen Zusammenhang zwischen den Phänomenen.

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"Es ist faszinierend, dass wir mit Radio-Polarisationsmessungen bei jeder Galaxie unerwartete Phänomene entdecken", bemerkt Rainer Beck vom MPIfR in Bonn, ein Ko-Autor der Studie. "Hier bei NGC 4217 sind es riesige magnetische Gasblasen und ein Helix-Magnetfeld, das sich in den Halo der Galaxie schraubt."

Außerdem offenbarte die Analyse große Ring-Strukturen in den Magnetfeldern entlang der ganzen Galaxie. "Das wurde so zuvor noch nie beobachtet", unterstreicht Stein. "Wir vermuten, dass die Strukturen durch die Sternentstehung zustande kommen, weil an diesen Stellen Materie nach außen geschleudert wird."

Für die Analyse kombinierten die Forscherinnen und Forscher unterschiedliche Methoden, mit denen sie die geordneten und die chaotischen Magnetfelder der Galaxie sowohl entlang der Sichtlinie als auch senkrecht dazu sichtbar machen konnten. So ergab sich ein umfassendes Bild der Strukturen.

Um diese zu verdeutlichen, brachte Stein die radioastronomisch ausgewerteten Daten mit einem Bild von NGC 4217 zusammen, das im Bereich des sichtbaren Lichts aufgenommen worden war. "Es war mir wichtig, die Daten anschaulich zu machen", erzählt Stein. "Denn wenn man über Galaxien nachdenkt, kommen einem nicht als erstes Magnetfelder in den Sinn, obwohl sie gigantisch groß sein können und einzigartige Strukturen annehmen. Das Bild soll die Magnetfelder mehr in den Fokus rücken."

Über die Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics.

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siehe auch
VLA: Die magnetischen Schleifen von NGC 4631 - 27. November 2019
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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