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Astronomie - Kosmische Magnetfelder mit ungeahnter Ordnung

8.04.2018

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Galaxien sind flache Scheiben. Lange dachte man, dass die Magnetfelder, die in ihnen entstehen, ebenfalls in dieser Form gefangen wären. Bochumer Forscher haben entdeckt, dass das nicht stimmt.

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Moderne Radioteleskope fördern Strukturen zutage, die niemand erwartet hätte.

Turbulente Prozesse in Galaxien erzeugen ausgedehnte Magnetfelder – und die haben häufig eine großräumige reguläre Struktur. Zu dieser Erkenntnis kamen Astronomen der Ruhr-Universität Bochum um Prof. Dr. Ralf-Jürgen Dettmar nach Analyse von Daten moderner Radioteleskope. Das Wissenschaftsmagazin Rubin der Ruhr-Universität berichtet über die Arbeit der Forscher.

„Galaxien wie unsere Milchstraße sind relativ platte Objekte, die wir uns als Scheibe vorstellen müssen“, veranschaulicht Dettmar. „Früher hat man geglaubt, dass die Magnetfelder in der Scheibe gefangen sind.“ Anhand von Daten, die am Jansky Very Large Array, einer nordamerikanischen Teleskopanlage, gewonnen wurden, belegten die Astronomen jedoch, dass das nicht stimmt. Ähnlich wie das Erdmagnetfeld unseren Planeten umgibt, erstreckt sich das galaktische Magnetfeld von der Scheibe in das intergalaktische Medium, also den Raum zwischen den Galaxien.

Supernovae erzeugen Magnetfelder

Die galaktischen Magnetfelder entstehen durch zahlreiche Sternenexplosionen, deren Folgen über hunderte Millionen von Jahren nachwirken. Die Energieausbrüche aller Supernovae zusammengenommen lassen das Magnetfeld der Galaxie entstehen. Da die Sternenexplosionen chaotische Prozesse sind, hatten die Wissenschaftler nicht erwartet, dass sie ein großräumig geordnetes Magnetfeld hervorbringen. Aber genau das haben sie mittlerweile bei mehreren Galaxien nachgewiesen, wobei die geordneten Strukturen jedoch nicht bei jedem Objekt zutage treten. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind bislang nicht vollständig verstanden.

Digitalisierung ermöglicht Analyse

Möglich wurde die Analyse erst durch die Digitalisierung. Sie erlaubt, Daten von mehreren Radio-Antennen leicht zu kombinieren und daher mit einer höheren Empfindlichkeit und in einem breiteren Frequenzband zu messen als zu nicht-digitalen Zeiten. Die Aufzeichnung der Daten, die der aktuellen Arbeit zugrunde liegen, erfolgte bereits 2011 und 2012. Aufgrund der Datenmenge nahm die Auswertung jedoch mehrere Jahre in Anspruch.

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Cosmic magnetic fields with astonishing order

Modern radio telescopes unearth structures that nobody has ever expected.

Turbulent processes in galaxies generate vast magnetic fields – which often present a regular structure on a large scale. These are the findings of a study conducted by astronomers at Ruhr-Universität Bochum under the auspices of Prof Dr Ralf-Jürgen Dettmar, which have been gathered following the analysis of data compiled with state-of-the-art radio telescopes. The Ruhr-Universität’s science magazine Rubin published a report on the research project.

“Galaxies such as our Milky Way are relatively flat objects, which we should picture as discs,” describes Dettmar. “It had previously been assumed that the magnetic fields are trapped within the disc.” However, based on data gathered at the Jansky Very Large Array, a telescope facility in North America, the astronomers have proved that this is not the case. In the same way as the terrestrial magnetic field surrounds our planet, the galactic magnetic field stretches from the disc to the intergalactic medium, i.e. into the space between galaxies.

Supernovas generate magnetic fields

Galactic magnetic fields are formed through numerous stellar explosions, the effects of which last for hundreds of millions of years. The energy bursts of all supernovas put together produce a galaxy’s magnetic fields. Due to the fact that stellar explosions are chaotic processes, scientists had not expected them to generate a magnetic field with an orderly structure on a large scale. But this is exactly what they have now proved to be the case in several galaxies – even though the orderly structures did not manifest in every single object. The underlying mechanisms have not yet been fully understood.

Digitalisation facilitates analysis

It took digitalisation technology to enable analysis. Digitalisation has made it possible to combine the data of several radio antennas and, consequently, to perform measurements at greater sensitivity and in a broader frequency band than in the pre-digital era. The data upon which the current research is based were compiled in 2011 and 2012. Due to the huge data volume, it took several years to analyse them.

Quelle: Ruhr-Universität Bochum
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