Zusammengesetztes Bild von Centaurus A. Von SOFIA vermessene Magnetfelder sind als Stromlinien über das Bild gelegt. Zusammengesetztes Bild von Centaurus A. Von SOFIA vermessene Magnetfelder sind als Stromlinien über das Bild gelegt.

8. April 2021 /

Galaktische Verschmelzung verdreht magnetische Felder

[Bild: ESO, MPIfR, APEX, NASA/Chandra, JPL-Caltech, SOFIA, A. Weiss, R. Kraft, J. Keene, L. Proudfit ]

Als eine der hellsten Galaxien am Nachthimmel ist Centaurus A bekannt für ihre ausgeprägte S-Form und entstand vermutlich aus dem Zusammenstoß einer spiralförmigen mit einer elliptischen Galaxie vor etwa 100 Millionen Jahren. Centaurus ist ein ausgedehntes Sternbild des Südhimmels. SOFIA, das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie, hat jetzt zum ersten Mal die unsichtbaren Magnetfelder, die sich durch Centaurus A ziehen, im Infraroten Licht kartiert. Die Beobachtungen zeigen, wie durch die Verschmelzung dieser beiden Galaxien eine neue galaktische Struktur entstehen konnte, bei der sich nicht nur die Magnetfelder der beiden Galaxien vereint haben, sondern auch deren Kräfte verstärkt wurden. Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse darüber, wie sich das frühe Universum durch Verschmelzungen von Galaxien inklusive ihrer Magnetfelder entwickelt haben könnte. Die Ergebnisse wurden kürzlich in Nature Astronomy veröffentlicht.

Centaurus AZusammengesetztes Bild von Centaurus A. Von SOFIA vermessene Magnetfelder sind als Stromlinien über einem Bild der Galaxie gezeigt, das bei sichtbaren und Submillimeter-Wellenlängen von der Europäischen Südsternwarte (ESO) und dem Atacama Pathfinder Experiment (APEX) aufgenommen wurde, sowie bei Röntgen-Wellenlängen vom Chandra-Röntgenobservatorium und bei Infrarot-Wellenlängen vom Spitzer-Weltraumteleskop. Die großräumigen Magnetfelder, die sich über 1.600 Lichtjahre erstrecken, verlaufen parallel zu den im sichtbaren Licht und bei anderen Wellenlängen sichtbaren Staubspuren. Credit: Optisch: European Southern Observatory (ESO) Wide Field Imager; Submillimeter: Max-Planck-Institut für Radioastronomie/ESO/Atacama Pathfinder Experiment (APEX)/A.Weiss et al.; Röntgen und Infrarot: NASA/Chandra/R. Kraft; JPL-Caltech/J. Keene; SOFIA/L. Proudfit.

"Magnetfelder sind der Schlüssel zur Entstehung des frühen Universums, aber anfänglich waren sie nicht so kraftvoll, wie wir sie heute kennen; irgendwie wurden sie im Laufe der Zeit stärker", sagt Enrique Lopez-Rodriguez vom Stanford Kavli Institut für Teilchenastrophysik und Kosmologie in Menlo Park in Kalifornien und Autor der Studie; "Galaktische Verschmelzungen scheinen einer der Verstärkungsmechanismen zu sein" In einer relativ geringen Entfernung von 13 Millionen Lichtjahren ist Centaurus A ein guter Kandidat für die Untersuchung galaktischer Verschmelzungen. SOFIAs Blick auf die großräumigen Magnetfelder, die sich über 1.600 Lichtjahre der Galaxie ausdehnen, ergab, dass sie parallel zu den Staubspuren - den Überresten der ursprünglichen Spiralgalaxie - verlaufen.

Im Innern der galaktischen Scheibe sieht es jedoch anders aus: Während die galaktische Kollision einen Ausbruch von Sternentstehung ausgelöst und die ursprüngliche Spiralgalaxie umgeformt hat, haben diese Effekte die Magnetfelder in Kombination mit Gravitationskräften auf kleineren Skalen, verzerrt und verstärkt. Ähnliche Verschmelzungsprozesse könnten im frühen Universum die ursprünglichen, relativ schwachen Magnetfelder in die heute zu beobachtenden starken Felder verwandelt haben, die die Entstehung von Galaxien und Sternen maßgeblich beeinflussen.

In früheren Untersuchungen hat SOFIA bereits entdeckt, dass Magnetfelder eng mit der Struktur einer Spiralgalaxie verbunden sind und auch durch Wechselwirkungen mit einer benachbarten Galaxie verändert werden können. Aber bislang waren sich Astronomen und Astronominnen nicht klar darüber, was nach einer solchen Verschmelzung mit den Magnetfeldern im Inneren der Galaxie bei Anwesenheit eines aktiven Schwarzen Lochs passieren würde. Das aktive, supermassereiche Schwarze Loch von Centaurus A scheint die magnetische Unordnung im Zentrum zu verstärken.

„Aus Beobachtungen anderer Galaxien wissen wir, dass Magnetfelder den Materiefluss in das jeweilige zentrale Schwarze Loch beeinflussen“, so Bernhard Schulz, SOFIA Science Mission Operations Deputy Director vom Deutschen SOFIA Institut, das an der Universität Stuttgart SOFIAs Betrieb auf deutscher Seite koordiniert. „Eine weitere Analyse des komplexen Magnetfelds um das zentrale Schwarze Loch von Centaurus A in Kombination mit zukünftigen JWST-Daten sollte außerordentlich interessant werden.“

Ergänzend zu den SOFIA-Daten, soll das James Webb Weltraumteleskop (JWST), das voraussichtlich im Frühjahr 2022 seinen Beobachtungsbetrieb aufnehmen wird, untersuchen, was tief im Inneren des Galaxienkerns von Centaurus A passiert, insbesondere mit welchen Geschwindigkeiten die Materie in Richtung des Schwarzen Loches stürzt.

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