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Sonntag, 25.02.2018
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Fernstes galaktisches Magnetfeld entdeckt

Astronomen weisen erstmals Magnetfeld in fünf Milliarden Lichtjahre entfernter Galaxie nach

Kosmischer Glücksfall: Astronomen haben die bisher älteste Galaxie mit einem Magnetfeld entdeckt. Dies gelang, weil die fünf Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie vor einem fernen Quasar vorüberzog. Die Forscher konnten so die Polarisation des Quasarlichts durch das galaktische Magnetfeld nachweisen. Es belegt, dass schon relativ frühe Galaxien ein ausgeprägtes und geordnetes Magnetfeld besaßen, so die Forscher im Fachmagazin "Nature Astronomy".
Glücklicher Zufall: Die fünf Milliarden Lichtjhre entfernte Galaxie spaltet das Licht eines hinter ihr stehenden Quasars in zwei Bilder auf. Deren Polarisation verriet das galaktische Magnetfeld.

Glücklicher Zufall: Die fünf Milliarden Lichtjhre entfernte Galaxie spaltet das Licht eines hinter ihr stehenden Quasars in zwei Bilder auf. Deren Polarisation verriet das galaktische Magnetfeld.

Messungen in der Milchstraße und bei nahe benachbarten Galaxien zeigen, dass sie ein schwaches, aber geordnetes Magnetfeld besitzen. Doch seit wann es solche galaktischen Magnetfelder gibt und wie sie entstehen, ist bisher weitgehend unklar. Einer Theorie nach entwickeln sie sich allmählich und sind anfangs schwach und chaotisch, einer anderen zufolge erzeugen Gasströme schon früh ein geordnetes Feld.

Ein Quasar am richtigen Ort


Eine Antwort könnte zwar der Blick in fernere Galaxien liefern, doch ihr Magnetfeld lässt sich nicht direkt messen und nachweisen. Jetzt jedoch ist Sui Ann Mao vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und ihren Kollegen ein kosmischer Zufall zu Hilfe gekommen: Eine knapp fünf Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie zog vor einem acht Milliarde Licht Jahre entfernten Quasar vorbei.

Die große Masse der Vordergrundgalaxie wirkte dabei wie eine Gravitationslinse: Sie lenkte das Quasarlicht ab und erzeugte zwei Abbilder von ihm. Wenn diese Lichtstrahlen die Galaxie durchstrahlen, verändert ihr Magnetfeld deren Polarisation auf charakteristische Weise. Ob die fünf Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie diese sogenannte Faraday-Rotation verursacht, haben die Astronomen nun mit den Radioteleskopen des Very Large Array in den USA untersucht.


Das Prinzip der Gravitationslinse

Das Prinzip der Gravitationslinse

Magnetfeld fast wie die Milchstraße


Das Ergebnis: Die Polarisation des Quasarlichts war tatsächlich auf charakteristische Weise verändert. Die fünf Milliarden Jahre alte Galaxie muss demnach ein ausgedehntes, gut ausgeprägtes und kohärentes Magnetfeld besitzen. Die Stärke liegt einiger Mikrogauss, wie die Forscher berichten. Die Magnetfeldlinien sind dabei wahrscheinlich spiralig um die Rotationsachse der Galaxie angeordnet.

"Dies ist ein aufregendes Resultat", sagt Mao. Denn es zeigt, dass das Magnetfeld dieser Galaxie in Geometrie und Stärke denen unserer eigenen und unserer Nachbargalaxien sehr ähnlich ist. "Aber dies ist die bisher fernste Galaxie, von der wir solche Informationen haben", so die Astronomin.

Wirkung der Faraday-Rotation auf die beiden Quasar-Abbilder.

Wirkung der Faraday-Rotation auf die beiden Quasar-Abbilder.

Indizien für Dynamoeffekt


Nach Ansicht der Astronomen stützt ihre Entdeckung die Theorie, dass die Magnetfelder von Galaxien durch geordnete Strömungen und damit einen Dynamoeffekt erzeugt werden – und dass selbst frühe Galaxien bereits geordnete Magnetfelder besessen haben könnten. "Das bedeutet, dass der Magnetismus schon früh im Leben einer Galaxie durch natürliche Prozesse erzeugt wird", erklärt Koautor Bryan Gaensler von der University of Toronto.

Noch reichen die Daten allerdings nicht aus, um exakt zu bestimmen, was das Magnetfeld dieser und anderer früher Galaxie antreibt. "Um herauszufinden, welcher Prozess hier am Werk ist, müssen wir noch weiter in der Zeit zurückgehen – zu noch weiter entfernten Galaxien – und ähnliche Messungen ihres Magnetfelds durchführen", ergänzt Mao. (Nature Astronomy, 2017; doi: 10.1038/s41550-017-0218)
(Max-Planck-Institut für Radioastronomie, University of Toronto, National Radio Astronomy Observatory, 29.08.2017 - NPO)
 
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