Riesige Relikte im All
Ausgedehnte Magnetfelder bei Kollisionen von Galaxien radioastronomisch kartiert.
Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist unsere Milchstraße mit nur rund Hunderttausend Lichtjahren im Durchmesser sehr klein. Galaxienhaufen bestehen aus einer großen Zahl von Sternsystemen wie unserer Milchstraße, heißem Gas, Magnetfeldern, geladenen Teilchen und dunkler Materie von unbekannter Zusammensetzung. Die bei einer Kollision von Galaxienhaufen entstehende Stoßwelle komprimiert das heiße Gas und die Magnetfelder des Haufens. Die dadurch entstandenen bogenförmigen Gebilde fallen durch ihre Röntgen- und Radiostrahlung auf und werden „Relikte“ genannt. Sie wurden im Jahr 1970 mit einem Radioteleskop bei Cambridge in England entdeckt. In rund siebzig Galaxienhaufen konnten bis dato solche Relikte nachgewiesen oder Hinweise auf Relikte gefunden werden, aber es existieren sicher wesentlich mehr. Sie zeugen von gewaltigen Gasströmungen, die die Struktur des Universums beständig verändern.
Abb.: Radiokarte des Relikts am Rand des Galaxienhaufens CIZA J2242+53 in zirka zwei Milliarden Lichtjahren Entfernung bei drei Zentimetern Wellenlänge (Bild: M. Kierdorf et al.)
Radiowellen eignen sich hervorragend, um diese Relikte aufzuspüren. Bei der Kompression werden die magnetischen Feldlinien geordnet, was sich auch auf die Radiostrahlung auswirkt. Es handelt sich hier um lineare Polarisation. Diesen Effekt konnten Forscher des Max-Planck-
In den vier beobachteten Haufen wurden linear polarisierte Relikte gefunden, in einem Fall erstmalig. Die Magnetfeldstärken sind etwa so hoch wie die in unserer Milchstraße. Die gemessenen Polarisationsgrade von bis zu fünfzig Prozent sind jedoch ungewöhnlich hoch, wie sie nur von geladenen Teilchen in einem extrem geordneten Magnetfeld erzeugt werden können. „Mit fünf bis sechs Millionen Lichtjahren Ausdehnung haben wir die bis jetzt größten zusammenhängenden Magnetfelder im Universum gefunden“, so die Projektleiterin Maja Kierdorf vom MPIfR Bonn, die darüber ihre Master-
Die neuen Messungen mit dem Effelsberger Teleskop liefern den Nachweis, dass sich die Polarisationsrichtung der Radiostrahlung aus den Relikten mit der Wellenlänge ändert. Dieser nach dem englischen Physiker Michael Faraday benannte Effekt lässt vermuten, dass geordnete Magnetfelder auch zwischen den Galaxienhaufen existieren und, im Zusammenspiel mit heißem Gas, für die Drehung der Polarisationsrichtung verantwortlich sind. Solche Magnetfelder könnten noch viel größer sein als die Haufen selbst.
„Das Effelsberger Radioteleskop hat sich erneut als ideales Instrument zum Nachweis von Magnetfeldern im Universum erwiesen“, betont Ko-Autor Rainer Beck vom MPIfR, der sich seit über vierzig Jahren mit diesem Thema beschäftigt. „Nun können wir Galaxienhaufen mithilfe der Radio-
MPIfR / DE