Das Magnetfeld in der galaktischen Abströmung von M82

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter https://pweb.cfa.harvard.edu/news)

Messier 82 (M82) ist eine leuchtkräftige Infrarotgalaxie, rund 12 Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt. Ihr Ausbruch an Sternentstehung versorgt die Strahlung mit Energie und treibt einen bipolaren Superwind an, der nahe dem Kern der Galaxie entsteht. Der Wind dehnt sich senkrecht zur galaktischen Ebene in den Halo und das intergalaktische Medium hinein aus; ionisiertes Gas im Wind zeichnet eine zusammenhängende Struktur nach, die sich über ungefähr vierunddreißigtausend Lichtjahre hinzieht. Astronomen vermuten, daß Sternentstehung entlang des Superwinds das Gas anregt und auch Röntgenstrahlung erzeugt; letztere verursacht durch begleitende Schockwellen.

M82 ist unter Galaxien mit einem abströmenden Wind nicht einmalig, auch wenn in Folge ihrer relativen Nähe und nahezu von der Seite sichtbar ihre Abströmung leichter zu untersuchen ist. Eine wichtige Frage bezieht sich auf das im Wind strömende Material. Wenn es entkommt und in den Raum zwischen den Galaxien getragen wird, reichert es das intergalaktische Medium an, aber wenn das Material wieder und wieder zurück in die Galaxie strömt, wird es umverteilt und kann die Sternbildung in den äußeren Bereichen anregen. Das Magnetfeld im Wind treibt das Ergebnis voran und hilft zudem, es zu formen. Einzelheiten hängen davon ab, ob die Feldlinien auseinanderlaufen und sich in den Raum hinein „öffnen“ oder „geschlossen“ sind, sich um die Galaxie winden oder in Schleifen legen und dicht gepackt bleiben. Bisher sind die Magnetfelder in galaktischen Abströmungen unter Zuhilfenahme polarisierter Strahlung untersucht worden, die im Radiobereich von Elektronen abgegeben wird, die sich in dem ionisierten Materiestrom bewegen. In der Tat haben frühere Untersuchungen in M82 Magnetfelder gefunden, die sich von der Zentralregion weg ausdehnen und senkrecht zur Scheibe stehen, aber die Deutung ist nicht einfach und diese Untersuchungen unterscheiden sich, je nachdem, ob die Feldlinien offen oder geschlossen sind.

CfA-Astronom Mahboubeh Asgari-Targhi gehörte zu einem Team, das erkannte, daß gestreute Infrarotstrahlung von Staubkörnern, die durch diese Magnetfelder untereinander ausgerichtet sind, die Debatte beenden könnte. Sie nutzten die High-resolution Airborne Wideband Camera-plus (HAWC+) an Bord des Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) von NASA und DLR, um die Magnetfelder in M82 zu kartieren und kombinierten ihre Resultate aus einer abgeänderten Technik, die gewöhnlich von Sonnenastronomen eingesetzt wird, welche die Magnetfelder der Sonne untersuchen. Der neue Ansatz berechnet das gemessene Feld mit Hilfe einiger plausibler Näherungen über die vorkommenden elektrischen Ströme; die Forscher vervollständigen das Bild mit weiteren Daten zur Polarisation aus der Literatur. Sie beweisen zum ersten Mal zweifelsfrei, daß in M82 die Feldlinien offen sind, und zeigen darüber hinaus, daß die Energie in turbulenten Bewegungen vergleichbar ist mit der im Magnetfeld. Die Ergebnisse belegen, daß die abströmenden Winde, die mit Starburst-Phänomenen in Galaxien verbunden sind, angereichertes Material in das intergalaktische Medium eintragen.

Literatur:

„The Strength and Structure of the Magnetic Field in the Galactic Outflow of Messier 82“

Enrique Lopez-Rodriguez, Jordan A. Guerra, Mahboubeh Asgari-Targhi, and Joan T. Schmelz

The Astrophysical Journal 914, 24, 2021

oder

arXiv:2102.03362v2 [astro-ph.GA] 15 Apr 2021