Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnetfelder in einer Entfernung von fünf Milliarden Lichtjahren entdeckt

29.08.2017

Magnetfelder spielen eine wichtige Rolle bei der Erforschung der Physik des interstellaren Mediums. Es ist sehr schwierig, Magnetfelder in großen Entfernungen im frühen Universum nachzuweisen. Einem Forscherteam unter der Leitung von Sui Ann Mao vom MPIfR Bonn ist es gelungen, das Magnetfeld in einer weit entfernten Galaxie zu vermessen. Die Rotverschiebung von 0,439 entspricht einer Distanz von 4,6 Milliarden Lichtjahren. Diese Galaxie wirkt als Gravitationslinse im System CLASS B1152+199 und ist die momentan entfernteste Galaxie, in der ein zusammenhängendes Magnetfeld beobachtet wurde. Die Messungen ermöglichen neue Einsichten in Ursprung und Entwicklung von Magnetfeldern im Universum.

Durch Beobachtungen einer gewaltigen kosmischen Linse mit dem amerikanischen „Very Large Array“-Radioteleskop 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.


Links: HST-Bild des Systems CLASS B1152+199, durch den Gravitationslinseneffekt der Vordergrundgalaxie in zwei unterschiedliche Bilder A und B aufgespaltet. Rechts: Wirkung der Faraday-Rotation.

Zusammenstellung: Sui Ann Mao. Optisches Bild vom Weltraumteleskop Hubble, aus dem Hubble Legacy Archive (Rusin et al. 2002, MNRAS, 330, 205-211).


Die Strahlung des Quasars in einer Entfernung von 7,9 Milliarden Lichtjahren wird durch die als Gravitationslinse wirkende Vordergrundgalaxie in 4,6 Milliarden Lichtjahren Entfernung gekrümmt.

Sui Ann Mao

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 als Polarisation bezeichnet wird 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.

„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 und Erstautorin der Veröffentlichung. „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.

Das „National Radio Astronomy Observatory“ ist eine Einrichtung der „National Science Foundation”, und wird von der „Associated Universities, Inc. betrieben”

Das „Hubble Legacy Archive” wird in Zusammenarbeit von „Space Telescope Science Institute” (STScI/NASA), „Space Telescope European Coordinating Facility” (ST-ECF/ESA) und dem kanadischen „Astronomy Data Centre” (CADC/NRC/CSA) betrieben.

Das Forscherteam besteht aus Sui Ann Mao, der Erstautorin, sowie Chris Carilli, Bryan M. Gaensler, Olaf Wucknitz, Charles Keeton, Aritra Basu, Rainer Beck, Philipp P. Kronberg und Ellen Zweibel.

Sui Ann Mao ist Leiterin der Minerva-Forschungsgruppe „Kosmischer Magnetismus” am Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Originalveröffentlichung:

Detection of microgauss coherent magnetic fields in a galaxy five billion years ago, S. A. Mao et al., 2017, Nature Astronomy Advanced Online Publication (August 28, 2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0218
http://dx.doi.org/10.1038/s41550-017-0218 (nach Ablauf der Sperrfrist)

Kontakt:

Dr. Sui Ann Mao,
Leiterin der Minerva-Forschungsgruppe „Kosmischer Magnetismus“
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-246
E-mail: mao@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Rainer Beck
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525 323
E-mail: rbeck@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Olaf Wucknitz
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525 481
E-mail: wucknitz@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Norbert Junkes,
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-399
E-mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2017/7

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte