Das Magnetfeld in M 82 ist mit Linien über einem Bild der Galaxie im sichtbaren Licht vom Hubble Space Telescope und im Infraroten vom Spitzer Space Telescope dargestellt. Stellare Winde, die von heißen neuen Sternen ausgehen, bilden einen galaktischen Superwind, der Schwaden aus heißem Gas (rot) und einen riesigen Halo aus rauchigem Staub (gelb/orange) senkrecht zur dünnen galaktischen Scheibe (weiß) ausstößt. Das Magnetfeld in M 82 ist mit Linien über einem Bild der Galaxie im sichtbaren Licht vom Hubble Space Telescope und im Infraroten vom Spitzer Space Telescope dargestellt. Stellare Winde, die von heißen neuen Sternen ausgehen, bilden einen galaktischen Superwind, der Schwaden aus heißem Gas (rot) und einen riesigen Halo aus rauchigem Staub (gelb/orange) senkrecht zur dünnen galaktischen Scheibe (weiß) ausstößt.

10. Februar 2021 /

Magnetischer 'Highway' leitet Materie aus der Zigarrengalaxie

[Bild: NASA, SOFIA, L. Proudfit; NASA, ESA, Hubble Heritage Team; NASA, JPL-Caltech, C. Engelbrach]

Die sogenannte Starburst-Galaxie M82 – wegen ihrer länglichen Form auch als Zigarrengalaxie bekannt – liegt im Sternbild Großer Bär und ist 12 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Sternentstehung in M82 ist so intensiv, dass sie einen "Superwind" erzeugt, der Materie aus der Galaxie in den intergalaktischen Raum hinaus bläst. Diese Materie ist mit Elementen wie Kohlenstoff und Sauerstoff angereichert und ist das Baumaterial für zukünftige Galaxien und Sterne.
Ein Team um Enrique Lopez-Rodriguez, Instrumentenwissenschaftler am SOFIA Science Mission Operation Center (SMO) konnte zeigen, wie dieses Gemisch aus Gas und Staub aus dem Inneren der Galaxie in Bereiche weit außerhalb der Galaxie gelangt, um dort neue Sterne und Milchstraßen zu bilden: Das Magnetfeld von M82 könnte wie eine Autobahn wirken und Fahrspuren für galaktische Materie schaffen, die sich weiträumig in den intergalaktischen Raum ausbreitet.

Magnetfeld in M 82 über ein Bild im sichtbaren Licht dargestellt.
	Das Magnetfeld in M 82 ist mit Linien über einem Bild der Galaxie im sichtbaren Licht vom Hubble Space Telescope und im Infraroten vom Spitzer Space Telescope dargestellt. Stellare Winde, die von heißen neuen Sternen ausgehen, bilden einen galaktischen Superwind, der Schwaden aus heißem Gas (rot) und einen riesigen Halo aus rauchigem Staub (gelb/orange) senkrecht zur dünnen galaktischen Scheibe (weiß) ausstößt. Copyright: NASA, SOFIA, L. Proudfit; NASA, ESA, Hubble Heritage Team; NASA, JPL-Caltech, C. Engelbracht

Bisher wurde mit Daten von SOFIA und HAWC+ (High-Resolution Airborne Wideband Camera) gezeigt, dass der „Superwind“ im Zentrum von M82 das Magnetfeld so beeinflusst, dass es sich senkrecht zur Scheibe der Galaxie ausrichtet. Mit bekannten Methoden aus der Sonnenphysik, die nun auf Galaxien angewendet wurden, konnte das Team um Enrique Lopez erstmals das Magnetfeld in einem größeren Bereich um die Galaxie abschätzen. Dabei sind die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Frage nachgegangen, ob sich die Magnetfeldlinien wie bei Sonnenwinden unendlich in den intergalaktischen Raum ausbreiten oder sich, ähnlich wie koronale Schleifen der Sonne, zurückbiegen und auf die Regionen in der Nähe der Galaxie beschränken.

Tatsächlich dehnt sich das Magnetfeld von M82 wie beim Sonnenwind unendlich aus und die vom Superwind bewegten Gas-und Staubteilchen werden entlang der Feldlinien in den intergalaktischen Raum geleitet. „Jetzt können wir endlich nachvollziehen, wie der Bereich zwischen Sternen und Galaxien mit Materie angereichert wird, aus der dann weitere Sterne und Galaxien entstehen können", sagt Bernhard Schulz, Deputy SMO Director (SMO) von der Universität Stuttgart. Das Spitzer Weltraumteleskop der NASA hatte bereits 2006 gigantische Staubwolken entdeckt, die sich bis zu 20.000 Lichtjahre in den intergalaktischen Raum erstrecken, aber bislang war unklar, wie diese sich so weit von M82 hatten entfernen können.

Von wenigen Ausnahmen abgesehen, kann das Magnetfeld in der Sonnenkorona nicht direkt gemessen werden. Daher entwickelten Sonnenforscherinnen und -forscher vor etwa 50 Jahren Methoden zur genaueren Berechnung von Magnetfeldern der Sonnenoberfläche bis in den interplanetaren Raum, die in der Sonnenphysik als Potential-Feld-Extrapolation bekannt sind. Anhand von SOFIAs bestehenden Beobachtungen zentraler Magnetfelder modifizierte das Team um Enrique Lopez diese Methode, um das Magnetfeld bis zu 25.000 Lichtjahren vom Zentrum von M82 abzuschätzen.
"Wir können Magnetfelder in so großen Gebieten nicht einfach messen, aber wir können sie mit diesen Methoden aus der Sonnenphysik extrapolieren.", erläutert Enrique Lopez-Rodriguez. "Diese neue, interdisziplinäre Methode gibt uns die erweiterte Perspektive die wir brauchen, um Starburst-Galaxien zu verstehen."

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Das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie ist ein Gemeinschaftsprojekt der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird von der Deutschen Raumfahrtagentur mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi), des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA-Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA).

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