Astronomie

Gibt es ein starkes galaktisches Magnetfeld?

Gibt es ein starkes galaktisches Magnetfeld?

Meine Hauptfrage lautet: Gibt es ein starkes galaktisches Magnetfeld, das vielleicht vom supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie angetrieben wird? Ich frage mich auch, ob dieses Feld stark genug wäre, um die Galaxie so zu drehen, wie sie sich dreht (wobei sich die äußeren Sterne schneller bewegen als erwartet), und ob dies eine alternative Erklärung für dunkle Materie wäre.

Die Sache, die mich zu dieser Frage veranlasst hat, ist das Lesen über die Wechselwirkungen des Magnetfelds von Jupiter mit dem von IO emittierten Plasma. Das Magnetfeld von Jupiter zwingt das Plasma, Jupiter ungefähr so ​​schnell zu umkreisen, wie sich Jupiter dreht, und ich frage mich, ob das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie den Rest der Galaxie auf ähnliche Weise "herden" lässt, wie im Artikel beschrieben und Bild unten.

http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetosphere_of_Jupiter#Role_of_Io


Nein, das galaktische Magnetfeld ist sehr schwach, etwa 0,1 nT. Es ist in der Lage, die Flugbahn hochenergetischer geladener Teilchen zu biegen und auch Staubkörner über das Magnetfeld auszurichten.

Ist jedoch zu schwach, um die Rotation einer Galaxie zu beeinflussen.

Obwohl der Ursprung des galaktischen Magnetfelds noch nicht klar ist, beeinflussen die supermassereichen Schwarzen Löcher das galaktische Magnetfeld weit von ihnen nicht wesentlich.


Planeten ohne Magnetfeld

Temperaturen über vierhundertfünfzig Grad Celsius. Schwefelregenwolken. Die Lavaströme der Vulkanberge und der Täler mit verbrannter Oberfläche durch Lavaströme. Diese Szenen befinden sich auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten Venus. Diese Zerstörung und Verwüstung auf der Oberfläche des hellsten und schönsten von der Erde aus sichtbaren Planeten weist darauf hin, dass der Planet Venus von einer günstigen Umgebung für Leben befreit wurde. Werfen Sie einen Blick auf unseren anderen Nachbarplaneten Mars. In der Vergangenheit haben Flüsse und Bäche, die auf seiner Oberfläche fließen, ihre Spuren hinterlassen. Die Landschaften auf seiner Oberfläche und seine Höhen und Tiefen zeigen, dass dieser Planet sicherlich wie ein Paradies ausgesehen hätte, wenn es auf diesem Planeten jemals eine erdähnliche Atmosphäre gegeben hätte. Aber jetzt ist der Planet zu einer trostlosen und kargen Einöde geworden.

Wenn unsere Forschungen richtig sind und diese Planeten in der Vergangenheit wirklich so üppig und wässrig waren wie die Erde, was wäre dann passiert? Auf der Grundlage dessen haben heute diese Nachbarplaneten der Erde ihre Ausläufer des Lebens und der lebensfreundlichen Umgebung geleert.


So sieht das Magnetfeld der Milchstraße aus

Der Staub in der Milchstraße, der in dunkleren und röteren Farben dargestellt wird, sind Regionen, in denen neue Sterne entstehen. [+] findet statt. Diese staubigen Regionen korrelieren mit den in unserer Galaxie vorhandenen Magnetfeldern und das Hintergrundlicht wird dadurch messbar polarisiert.

ESA/Planck-Kooperation. Danksagung: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, Frankreich

Für das menschliche Auge erscheint die Milchstraße einfach als eine Mischung aus Sternen und lichtblockierendem Staub.

Eine Karte der Sternendichte in der Milchstraße und dem umgebenden Himmel, die deutlich die Milchstraße zeigt, die Große . [+] und Kleine Magellansche Wolken (unsere beiden größten Satellitengalaxien), und wenn Sie genauer hinschauen, NGC 104 links vom SMC, NGC 6205 etwas oberhalb und links vom galaktischen Kern und NGC 7078 etwas darunter. Im sichtbaren Licht werden nur Sternenlicht und das Vorhandensein von lichtblockierendem Staub sichtbar, aber andere Wellenlängen haben die Fähigkeit, faszinierende und informative Strukturen zu offenbaren, die weit über das hinausgehen, was der optische Teil des Spektrums vermag.

Ein Blick in zusätzliche Wellenlängen offenbart jedoch enorm detailreiche Strukturen.

Diese ultra-detaillierte Ansicht der Milchstraße umfasst viele verschiedene Wellenlängen des Lichts und als solche . [+] kann Gas, geladene Partikel, viele Staubarten und viele andere Signale aufdecken, die im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich auftreten. Der Satellit Planck bietet uns in diesem Wellenlängenbereich unsere beste All-Sky-Ansicht des Kosmos.

Beobachtungen zeigen galaktische Vordergrundsignale kombiniert mit kosmischen Signalen, die weit zurück vom Urknall stammen.

Der Planck-Satellit konstruierte alle Himmelskarten des Himmels in neun verschiedenen Lichtwellenlängen bei . [+] Frequenzen von 30 GHz bis 857 GHz: Frequenzen, die nur aus dem Weltraum beobachtet werden können. Obwohl die Vordergrundmerkmale in der Milchstraße ziemlich auffällig sind, war das wissenschaftliche Hauptziel von Planck die Analyse des Hintergrundlichts: des kosmischen Mikrowellenhintergrunds.

ESA und die Planck-Kollaboration

Mithilfe von Beobachtungen über viele verschiedene Wellenlängen hinweg identifizierten Planck-Wissenschaftler die Ursache und Quelle vieler galaktischer Vordergrundbilder.

Das Signal der Milchstraße, wie es der Planck-Satellit im ersten Jahr des Jahres enthüllte. [+] Datenerfassungsbeobachtungen. Planck ist jetzt 10 Jahre alt und zu verstehen, welche Komponenten des Planck-Signals galaktisch oder extragalaktisch sind, ist von größter Bedeutung, um korrekte Informationen über unser Universum zu gewinnen.

Gas, Staub, Sterne und mehr der Milchstraße bilden faszinierende, messbare Strukturen.

Die Fluktuationen im kosmischen Mikrowellenhintergrund aus der Sicht von Planck. Es gibt keine Beweise dafür. [+] sich wiederholende Strukturen, und obwohl es eine gewisse Unsicherheit darüber gibt, wie genau und umfassend unsere Vordergrundsubtraktion ist, sagt uns der Erfolg der Planck-Daten beim Abgleichen und Ersetzen anderer CMB-Beobachtungen wie COBE, Boomerang, WMAP, AFI und anderen, dass wir, wenn wir 'sind nicht auf dem ganz richtigen Weg, wir sind uns sehr nahe.

ESA und die Planck-Kollaboration

Subtrahiert man alle Vordergründe, erhält man das kosmische Hintergrundsignal, das winzige Temperaturfehler aufweist.

Diese Karte zeigt den galaktischen magnetischen Vordergrund der Milchstraße. Die Höhenlinien zeigen die . [+] Richtung des auf die Himmelsebene projizierten Magnetfelds, während helle/dunkle Regionen vollständig unpolarisierten/vollständig polarisierten Emissionsregionen der Galaxie entsprechen.

ESA und die Planck-Kollaboration

Aber der galaktische Vordergrund ist nicht nutzlos, er ist eine Karte für sich.

Die Himmelskarte der galaktischen Vordergrundemissionen, überlagert mit Polarisation und Magnetfeld. [+] Daten. Dies ist die erste genaue, hochauflösende All-Himmel-Karte des Magnetfelds und der Vordergrundstrukturen unserer Galaxie.

ESA und die Planck-Kollaboration

Das gesamte Hintergrundlicht wird durch diese Vordergründe polarisiert, was die Rekonstruktion des Magnetfelds unserer Galaxie ermöglicht.

Die Ausrichtung von neutralem Wasserstoff (weiße Linien) mit den Polarisationsdaten des CMB (Gradienten). [+] ist eine unerklärliche Überraschung, es sei denn, es gibt einen zusätzlichen galaktischen Vordergrund. Theoretisch sollte nur ionisierter Wasserstoff mit den Polarisationsdaten übereinstimmen. Diese Überraschung ist eine der ganz wenigen Beobachtungen, bei denen das Planck-Wissenschaftsteam Spannungen mit anderen Messungen zeigt, wie etwa den von Arecibo aufgenommenen Radio-Bleistiftstrahl-Daten.

Clark et al., Physical Review Letters, Band 115, Ausgabe 24, id.241302 (2015)

Überraschenderweise scheint neutraler Wasserstoff auf die Polarisation des CMB ausgerichtet zu sein.

Wie in Gelb zu sehen, verbindet eine Brücke aus heißem Gas (von Planck entdeckt) die Galaxienhaufen Abell 399 . [+] und Abell 401. Die Planck-Daten zeigen in Kombination mit Röntgendaten (in Rot) und LOFAR-Radiodaten (in Blau) eine Brücke aus relativistischen Elektronen, die diese beiden Cluster über eine Entfernung von 10 Millionen Lichtjahren verbindet. Dies ist das größte jemals in unserem Universum entdeckte Magnetfeld und zeigt, wie erfolgreich Planck bei der Rekonstruktion von Magnetfeldern sein kann.

ESA/PLANCK-KOLLABORATION / STSCI/DSS (L) M. MURGIA / INAF, BASIEREND AUF F. GOVONI ET AL., 2019, SCIENCE (R)

Die aktuellen Modelle von galaktischen (und anderen) Vordergründen zusammen mit dem kosmischen Mikrowellenhintergrund. . [+] Es gibt einige Hinweise, die darauf hindeuten, dass die freie Streuung (von freien Elektronen) nicht ausreichend modelliert wurde, aber andere Beobachtungen deuten darauf hin, dass wir hier richtig liegen. Dies ist ein kleines Problem, das jedoch noch nicht abschließend gelöst wurde.

ESA und die Planck-Kollaboration

Wissenschaftler bewerten weiterhin die Erfolge unserer besten Vordergrundmodellierung.

Eine Nahaufnahme einer von vielen Regionen unserer Galaxie, wobei die staubigsten Regionen rot dargestellt sind. Das . [+] dunkelrote Regionen sind Orte, an denen sich neue Sterne bilden, und die Höhenlinien, die die rekonstruierten Magnetfelder unserer Galaxie zeigen, veranschaulichen das Zusammenspiel von Sternentstehungsregionen mit diesen Feldern.

ESA/Planck-Kooperation. Danksagung: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, Frankreich

Sicher ist, dass Staubkörner mit diesen riesigen magnetischen Strukturen korrelieren.

Ein kurzer Blick auf einen beliebigen vergrößerten Bereich der Galaxie zeigt, dass Magnetfelder nicht kohärent sind und . [+] unidirektional auf Skalen der Milchstraße, aber eher nur auf Skalen einzelner Sternhaufen. Jenseits von Entfernungsskalen von einigen Dutzend Lichtjahren kippen Magnetfelder und wechseln ihre Richtungen, wobei eher lokale Dynamiken als galaktische Dynamiken dominieren.

ESA/Planck-Kooperation. Danksagung: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, Frankreich

Die Verbindung besteht über die Sternentstehung, die in diesen verborgenen Regionen stattfindet.

Obwohl ein Bild wie dieses an Van Goghs berühmtes Gemälde "Sternennacht" erinnern mag, ist dieses . [+] stellt keine atmosphärischen Turbulenzen dar, da 100 % der Daten, die für die Erstellung dieses Bildes verwendet wurden, aus dem Weltraum stammen. Diese Linien stellen stattdessen Magnetfelder und Polarisationen dar, die das Universum auf ganz andere Weise beleuchten.

ESA/Planck-Kooperation. Danksagung: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, Frankreich

Extragalaktisches Licht wird unvermeidlich von unseren galaktischen Magnetfeldern beeinflusst, was den Bau dieser wunderschönen Karten ermöglicht.

Auch in die Richtung, die direkt vom galaktischen Zentrum weg weist, der Ebene unserer Milchstraße. [+] enthält immer noch staubige Sternentstehungsregionen, erzeugt immer noch ein eigenes Magnetfeld und polarisiert immer noch jegliches Hintergrundlicht, das diese Region des Weltraums durchdringt. Um das Universum zu verstehen, müssen wir jede einzelne Komponente erfolgreich modellieren und berücksichtigen.

ESA/Planck-Kooperation. Danksagung: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, Frankreich


Erklärung des seltsamen Verhaltens von Schwarzen Löchern

Andrew Fox (Space Telescope Science Institute), der nicht an der Studie beteiligt war, sagt, die Ergebnisse seien nicht wirklich überraschend. „Das galaktische Zentrum ist eine sehr energetische Region voller hochionisierter Plasmen“, sagt er, „daher macht es Sinn, dass Magnetfelder andere Druckquellen dominieren.“

Astrophysiker, so Schmelz, neigen jedoch dazu, die Auswirkungen von Magnetfeldern nicht einzubeziehen, weil sie das Bild verkomplizieren. „Wir sind jetzt mit Daten konfrontiert, die so überzeugend sind, dass wir Magnetfelder einfach nicht mehr ignorieren können“, sagt sie.

Wenn Magnetfelder die Gasbewegungen und nicht nur die Schwerkraft bestimmen, könnte dies zwei überraschende Tatsachen über den Kern unserer Milchstraße erklären: die niedrige Geburtenrate neuer Sterne (trotz der Anwesenheit großer Gasmengen) und die schwache Aktivität der Galaxien zentrales schwarzes Loch. Starke Magnetfelder könnten sowohl die Sternentstehung unterdrücken als auch verhindern, dass Materie in das Schwarze Loch fällt.

Schmelz warnt unterdessen, dass die Berechnung der Magnetfeldstärke aus Polarisationsdaten nicht einfach ist. „Unser nächster Schritt besteht darin, zu prüfen, ob unsere Standardtechniken in diesem turbulenten Umfeld anwendbar sind“, sagt sie. „Bisher schneidet die Beobachtung von Zeeman-Effekten im Zentrum der Milchstraße [die Aufspaltung von Spektrallinien in Gegenwart starker Magnetfelder] gut mit unseren Ergebnissen ab.“


Gibt es ein starkes galaktisches Magnetfeld? - Astronomie

Eine alternative Erklärung für galaktische Warps wird vorgeschlagen, bei der das intergalaktische Magnetfeld für diese Strukturen verantwortlich ist. Das Modell sagt voraus, dass das Magnetfeld, um effizient zu sein, eine Richtung haben muss, die sich nicht wesentlich von 45° auf der galaktischen Ebene unterscheidet. Die erforderlichen Werte der Feldstärke im intergalaktischen Medium sind unsicher, etwa 10^-8^ Gauss, wobei höhere Werte bevorzugt werden. Wenn beobachtete Galaxien verwendet werden, um die Richtungen des Magnetfelds zu bestimmen, das für ihre Verzerrungen verantwortlich ist, wird eine auffällige regelmäßige Ausrichtung gefunden. Das intergalaktische Magnetfeld innerhalb von 20 Mpc der Milchstraße zeigt in die Richtung b^II^ = 28^°, l^II^ 123^°^. Unabhängig davon wurde auch das Magnetfeld berechnet, das den Warp der Milchstraße erklärt, und liegt nahe dem Feld, das von den anderen Galaxien in der Probe bestimmt wurde. Insbesondere ist es mit b^II^ = 45°^ und l^II^ = 74^°^ sehr nah am Feld in T 31 und T 33. Auch wenn man das Magnetfeld-Warp-Modell nicht akzeptiert, widerspricht diese Regelmäßigkeit anderen Warp-Modellen.


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Forschungsergebnis : Beitrag zu Zeitschrift › Artikel › peer-review

T1 - Ein neues Modell des galaktischen Magnetfeldes

N2 - Ein neues, stark verbessertes Modell des galaktischen Magnetfelds (GMF) wird vorgestellt. Wir verwenden die galaktische Synchrotron-Emissionskarte WMAP7 und mehr als 40.000 extragalaktische Rotationsmessungen, um die Parameter des GMF-Modells einzuschränken, das im Vergleich zu früheren Arbeiten erheblich verallgemeinert wurde und nun eine Komponente außerhalb der Ebene enthält (wie durch Beobachtungen externer Galaxien nahegelegt) ) und quergestreifte Zufallsfelder (motiviert durch theoretische Überlegungen). Das neue Modell bietet eine stark verbesserte Anpassung an die Beobachtungen. In Übereinstimmung mit unseren früheren Analysen weist das Best-Fit-Modell ein Scheibenfeld und ein erweitertes Halofeld auf. Unsere neue Analyse zeigt das Vorhandensein einer großen, außerhalb der Ebene liegenden Komponente des GMF. Als Ergebnis wird vorhergesagt, dass die polarisierte Synchrotronemission unserer Galaxie, die von einem Edge-On-Beobachter beobachtet wird, dem, was in externen Fällen beobachtet wurde, faszinierend ähnlich sieht Edge-on-Galaxien. Wir finden Hinweise darauf, dass die Elektronendichte der kosmischen Strahlung deutlich größer ist als von GALPROP angegeben, oder dass die GMF eine weit verbreitete gestreifte Komponente aufweist.

AB - Ein neues, stark verbessertes Modell des Galaktischen Magnetfeldes (GMF) wird vorgestellt. Wir verwenden die galaktische Synchrotron-Emissionskarte WMAP7 und mehr als 40.000 extragalaktische Rotationsmessungen, um die Parameter des GMF-Modells einzuschränken, das im Vergleich zu früheren Arbeiten erheblich verallgemeinert wurde und nun eine Komponente außerhalb der Ebene enthält (wie durch Beobachtungen externer Galaxien nahegelegt) ) und quergestreifte Zufallsfelder (motiviert durch theoretische Überlegungen). Das neue Modell bietet eine stark verbesserte Anpassung an die Beobachtungen. In Übereinstimmung mit unseren früheren Analysen weist das Best-Fit-Modell ein Scheibenfeld und ein erweitertes Halofeld auf. Unsere neue Analyse zeigt das Vorhandensein einer großen, außerhalb der Ebene liegenden Komponente des GMF. Als Ergebnis wird vorhergesagt, dass die polarisierte Synchrotronemission unserer Galaxie, die von einem Edge-On-Beobachter beobachtet wird, dem, was in externen Fällen beobachtet wurde, faszinierend ähnlich sieht Edge-on-Galaxien. Wir finden Hinweise darauf, dass die Elektronendichte der kosmischen Strahlung deutlich größer ist als von GALPROP angegeben, oder dass die GMF eine weit verbreitete gestreifte Komponente aufweist.


Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt in Bezug auf gerichtliche Ansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Erweiterte Daten Abb. 1 Diagramm der Schockbildung vor dem Kugelsternhaufen.

Der Schock wird durch die superalfvenische Bewegung des Haufens im Rahmen des galaktischen Windes verursacht. Der Kugelsternhaufen (nicht maßstabsgetreu) ist der gestrichelte Kreis, die dicke schwarze Linie ist die Stoßfront und die blauen Linien sind die Magnetfeldlinien. Die mit dem Index 1 gekennzeichneten Größen sind die Geschwindigkeit, Dichte und das Magnetfeld des Gases im stromaufwärtigen Bereich, während die mit dem Index 2 gekennzeichneten Größen im stromabwärtigen Bereich gleich sind. Die Dichte des Gases im Cluster wird bezeichnet mit neinGC.


Gibt es ein starkes galaktisches Magnetfeld? - Astronomie

Massive Sterne vom Typ O spielen in unserem Universum eine dominante Rolle, aber viele ihrer Eigenschaften bleiben kaum eingeschränkt. In den letzten zehn Jahren wurden Magnetfelder in allen galaktischen Mitgliedern der charakteristischen Of?p-Klasse entdeckt, was die Tür zu einer besseren Kenntnis aller O-Typ-Sterne öffnet. Mit dem Ziel, das Studium magnetischer massereicher Sterne auf nahe gelegene Galaxien auszudehnen, die Rolle der Metallizität bei der Bildung ihrer Magnetfelder und Magnetosphären besser zu verstehen und unser Wissen über die Rolle von Magnetfeldern bei der Entwicklung massereicher Sterne zu erweitern, führten wir die Spektropolarimetrie von fünf extragalaktischen Of?p-Sternen und einigen Dutzend Nachbarsternen. Wir konnten Magnetfelder mit typischen Fehlerbalken von 0,2 bis 1,0 kG messen, je nach scheinbarer Helligkeit und Wetterbedingungen. Bei keiner unserer Messungen wurde ein Magnetfeld fest nachgewiesen, aber wir konnten Obergrenzen der Feldwerte unserer Zielsterne abschätzen. Eines unserer Ziele, 2dFS 936, zeigte eine unerwartete Verstärkung der Emissionslinien. Wir bestätigen das ungewöhnliche Verhalten von BI 57, das eine 787 d Periode mit zwei photometrischen Peaks und einem spektroskopischen Maximum aufweist. Die beobachtete Verstärkung der Emissionslinien von 2dFS 936 und das Fehlen eines starken Magnetfelds in einem Stern mit solch starken Emissionslinien steht im Widerspruch zu den Erwartungen. Zusammen mit dem ungewöhnlichen periodischen Verhalten von BI 57 stellt dies eine Herausforderung für die aktuellen Modelle von Of?p-Sternen dar. Die begrenzte Genauigkeit, die wir bei unseren Feldmessungen erhalten haben (in den meisten Fällen als Folge von schlechtem Wetter), hat zu Obergrenzen der Feldstärke geführt, die wesentlich höher sind als die, die typischerweise in galaktischen magnetischen O-Sternen gemessen werden. Weitere genauere Beobachtungen und Überwachungen sind eindeutig erforderlich.


Kosmische Roadmap zum galaktischen Magnetfeld enthüllt

Wissenschaftler der NASA-Mission Interstellar Boundary Explorer (IBEX), darunter ein Teamleiter der University of New Hampshire, berichten, dass kürzliche, unabhängige Messungen eines der charakteristischen Ergebnisse der Mission bestätigt haben - ein mysteriöses "Band" aus Energie und Teilchen am Rande unseres Sonnensystems, die eine gerichtete "Roadmap am Himmel" des lokalen interstellaren Magnetfelds zu sein scheint.

Bisher unbekannt, könnte die Richtung des galaktischen Magnetfelds ein fehlender Schlüssel sein, um zu verstehen, wie die Heliosphäre – die gigantische Blase, die unser Sonnensystem umgibt – durch das interstellare Magnetfeld geformt wird und wie es uns dabei vor gefährlichen Einfällen schützt galaktische kosmische Strahlung. „Durch Messungen von ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung auf globaler Ebene haben wir jetzt eine ganz andere Möglichkeit, die Konsistenz der von IBEX abgeleiteten Feldrichtungen zu überprüfen“, sagt Nathan Schwadron, leitender Wissenschaftler des IBEX Science Operations Center am UNH-Institut für das Studium der Erde, der Ozeane und des Weltraums. Die Kollegen von Schwadron und IBEX haben ihre Ergebnisse heute online veröffentlicht in Wissenschaft.

Die Einrichtung einer konsistenten lokalen interstellaren Magnetfeldrichtung mit IBEX-Niedrigenergie-Neutralatomen und galaktischer kosmischer Strahlung auf zehn Größenordnungen höheren Energieniveaus hat weitreichende Auswirkungen auf die Struktur unserer Heliosphäre und ist eine wichtige Messung, die zusammen mit der Die Raumsonde Voyager 1, die dabei ist, unsere Heliosphäre zu verlassen.

„Die von uns verwendeten Daten zur kosmischen Strahlung stellen einige der energiereichsten Strahlungen dar, die wir beobachten können, und liegen im Vergleich zu den Messungen von IBEX am anderen Ende des Energiebereichs“, sagt Schwadron. "Dass es ein konsistentes Bild unserer Nachbarschaft in der Galaxie mit dem zeigt, was IBEX enthüllt hat, gibt uns viel mehr Vertrauen, dass das, was wir lernen, richtig ist."

Wie Magnetfelder von Galaxien ordnen und galaktische kosmische Strahlung lenken, ist eine entscheidende Komponente für das Verständnis der Umgebung unserer Galaxie, die wiederum die Umgebung unseres gesamten Sonnensystems und unsere eigene Umgebung hier auf der Erde beeinflusst, einschließlich ihrer Rolle bei der Entwicklung von that Leben auf unserem Planeten.

David McComas, leitender Forscher der IBEX-Mission am Southwest Research Institute und Mitautor des Science Express-Artikels, bemerkt: "Wir entdecken, wie das interstellare Magnetfeld unsere gesamte Heliosphäre formt, verformt und transformiert."

Bis heute stammen die einzigen anderen direkten Informationen aus dem Herzen dieser komplexen Grenzregion von den Voyager-Satelliten der NASA. Voyager 1 erreichte 2004 die heliosphärische Grenzregion und passierte den sogenannten Termination Shock, bei dem der Sonnenwind abrupt verlangsamt wird. Voyager 1 soll 2012 in den interstellaren Raum eingedrungen sein.

Als Wissenschaftler die IBEX- und kosmischen Strahlungsdaten mit den Messungen von Voyager 1 verglichen, zeigen die Daten von Voyager 1 interessanterweise eine andere Richtung für die Magnetfelder direkt außerhalb unserer Heliosphäre.

Das ist ein Rätsel, aber es bedeutet nicht unbedingt, dass ein Datensatz falsch und einer richtig ist. Voyager 1 nimmt direkt Messungen vor und sammelt Daten zu einer bestimmten Zeit und an einem bestimmten Ort, während IBEX Informationen über große Entfernungen erfasst – es gibt also Raum für Diskrepanzen. Tatsächlich kann die Diskrepanz als Anhaltspunkt verwendet werden: Verstehen Sie, warum es einen Unterschied zwischen den beiden Messungen gibt, und gewinnen Sie neue Erkenntnisse.

"Es ist eine faszinierende Zeit", sagt Schwadron. „Vor fünfzig Jahren haben wir die ersten Messungen des Sonnenwinds durchgeführt und die Natur dessen, was sich gerade jenseits des erdnahen Weltraums befand, verstanden. Jetzt eröffnet sich ein ganz neues Gebiet der Wissenschaft, während wir versuchen, die Physik vollständig zu verstehen.“ außerhalb der Heliosphäre."

Eberhard Möbius, UNH Principal Scientist für das IBEX-Lo-Instrument an Bord, ist Co-Autor des Wissenschaft zusammen mit Kollegen aus Institutionen aus dem ganzen Land.


Astronomen entdecken einen Magnetar im Galaktischen Zentrum

Künstlerische Darstellung von PSR J1745-2900, einem Pulsar mit einem sehr hohen Magnetfeld („Magnetar“) in unmittelbarer Nähe der zentralen Quelle unserer Galaxie, einem supermassiven Schwarzen Loch von etwa 4 Millionen Sonnenmassen. Messungen des Pulsars deuten darauf hin, dass in der Umgebung des Schwarzen Lochs ein starkes Magnetfeld existiert. MPIfR/Ralph Eatough.

Ein internationales Astronomenteam hat einen Magnetar im Zentrum der Milchstraße entdeckt.

Astronomen haben einen Magnetar im Zentrum unserer Milchstraße entdeckt. Dieser Pulsar hat ein extrem starkes Magnetfeld und ermöglicht es Forschern, die direkte Umgebung des Schwarzen Lochs im Herzen der Galaxie zu untersuchen. Ein internationales Wissenschaftlerteam um das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn hat erstmals die Stärke des Magnetfelds um diese zentrale Quelle gemessen und konnte zeigen, dass diese von Magnetfeldern gespeist wird. Diese steuern den Masseneinfluss in das Schwarze Loch und erklären auch die Röntgenemissionen dieser Schwerkraftfalle.

Die Entdeckung eines Pulsars, der den Kandidaten für ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße (genannt Sagittarius A*, oder kurz Sgr A*) eng umkreist, war in den letzten 20 Jahren eines der Hauptziele der Pulsar-Astronomen. Pulsare, diese extrem präzisen kosmischen Uhren, könnten verwendet werden, um die Eigenschaften von Raum und Zeit um dieses Objekt herum zu messen und zu sehen, ob Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie den strengsten Tests standhält.

Kurz nach der Ankündigung einer flackernden Röntgenquelle in Richtung des galaktischen Zentrums durch das Swift-Teleskop der NASA und der anschließenden Entdeckung von Pulsationen mit einer Periode von 3,76 Sekunden durch das NuSTAR-Teleskop der NASA wurde ein Radio-Folgeprogramm am Radioobservatorium Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR).

Als wir von der Entdeckung regelmäßiger Pulsationen mit dem NuSTAR-Teleskop hörten, richteten wir die 100-m-Spiegel von Effelsberg in Richtung des galaktischen Zentrums“, sagt Ralph Eatough von der Abteilung Grundlagenforschung am MPIfR, Erstautor der Studie. „Bei unserem ersten Versuch war der Pulsar nicht deutlich sichtbar, aber einige Pulsare sind hartnäckig und erfordern einige Beobachtungen, um entdeckt zu werden. Beim zweiten Hinsehen war der Pulsar im Funkband sehr aktiv geworden und sehr hell. Ich konnte es kaum glauben, dass wir endlich einen Pulsar im galaktischen Zentrum entdeckt hatten!“ Da dieser Pulsar so besonders ist, hat das Forschungsteam viel Aufwand betrieben, um zu beweisen, dass es sich um ein reales Objekt im Weltraum handelt und nicht um von Menschen verursachte Funkstörungen auf der Erde.

Weitere Beobachtungen wurden parallel und anschließend mit anderen Radioteleskopen weltweit (Jodrell Bank, Very Large Array, Nançay) durchgeführt. “Wir waren zu aufgeregt, um zwischen den Beobachtungen zu schlafen! Wir berechneten die Flussdichten am Samstagmorgen um 6 Uhr morgens und konnten nicht glauben, dass dieser Magnetar gerade so hell eingeschaltet war.” sagt Evan Keane vom Jodrell Bank Observatory. Andere Kollaborationen arbeiteten an verschiedenen Teleskopen (Australia Telescope/ATCA, Parkes und Green Bank Telescope). Ein Forschungspapier zu den ATCA-Ergebnissen von Shannon & Johnston erscheint in der dieswöchigen Ausgabe der britischen Zeitschrift MNRAS.

„Das Radioteleskop Effelsberg wurde so gebaut, dass es das galaktische Zentrum beobachten kann. Und 40 Jahre später entdeckt es dort den ersten Radiopulsar“, erklärt Heino Falcke, Professor an der Radboud Universiteit Nijmegen. „Manchmal müssen wir geduldig sein. Es war mühsam, aber letztendlich ist es uns gelungen.“

Der neu gefundene Pulsar mit der Bezeichnung PSR J1745-2900 gehört zu einer bestimmten Untergruppe von Pulsaren, den sogenannten Magnetaren. Magnetare sind Pulsare mit extrem hohen Magnetfeldern in der Größenordnung von 100 Millionen (108) Tesla, etwa 1000 Mal stärker als die Magnetfelder gewöhnlicher Neutronensterne oder 100.000 Milliarden Mal das Erdmagnetfeld. Es ist auch bekannt, dass die Emission dieser Objekte stark polarisiert ist. Aus Messungen der Drehung der Polarisationsebene durch ein externes Magnetfeld (sogenannter Faraday-Effekt) kann auf die Stärke des Magnetfelds entlang der Sichtlinie zum Pulsar geschlossen werden.

Die magnetische Feldstärke in der Nähe des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie ist eine wichtige Eigenschaft. Das Schwarze Loch schluckt allmählich seine Umgebung (hauptsächlich heißes ionisiertes Gas) in einem Akkretionsprozess. Durch dieses einfallende Gas verursachte Magnetfelder können die Struktur und Dynamik der Akkretionsströmung beeinflussen und den Prozess unterstützen oder sogar behindern. Der neue Pulsar hat Messungen der Stärke des Magnetfelds zu Beginn des Akkretionsflusses zum zentralen Schwarzen Loch ermöglicht, was darauf hindeutet, dass es tatsächlich ein großräumiges und starkes Magnetfeld gibt.

„Um die Eigenschaften von Sgr A* zu verstehen, müssen wir die Einlagerung von Gas in das Schwarze Loch verstehen“, sagt Michael Kramer, Direktor am MPIfR und Leiter der Forschungsabteilung Grundlagenphysik. „Allerdings ist die Magnetisierung des Gases, die ein entscheidender Parameter für die Struktur der Akkretionsströmung ist, bislang unbekannt. Unsere Studie ändert dies, indem sie den entdeckten Pulsar verwendet, um die Stärke des Magnetfelds zu Beginn dieses Anlagerungsflusses von Gas in das zentrale Objekt zu untersuchen.“

Wenn dieses durch das ionisierte Gas verursachte Magnetfeld bis zum Ereignishorizont akkumuliert wird, kann es auch die Radio- bis hin zur Röntgenstrahlung erklären, die lange mit dem Schwarzen Loch selbst verbunden war. Auch superstarke Magnetfelder am Schwarzen Loch können die Akkretion unterdrücken, was erklärt, warum Sgr A* im Vergleich zu supermassereichen Schwarzen Löchern in anderen Galaxien zu hungern scheint.

Es gibt jetzt überzeugende Beweise dafür, dass das Zentrum unserer Galaxie ein supermassives Schwarzes Loch beherbergt. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching und anderswo haben seine Masse sehr genau gemessen, aber viele Eigenschaften sind noch nicht verstanden. Die Entdeckung des Magnetars in seiner direkten Umgebung hilft, einige der Beobachtungen zu erklären. Magnetare sind eine seltene Rasse in der Pulsarpopulation (nur 4 von 4

2000 Pulsare bekannt), was darauf hindeutet, dass es tatsächlich eine große Population von Pulsaren im galaktischen Zentrum geben könnte.

Warum sie bei früheren Pulsaruntersuchungen nicht entdeckt wurden, ist noch nicht verstanden. Man dachte, dass eine extrem starke Streuung von Funkwellen der Grund sein könnte, aber die Entdeckung von PSR J1745-2900 scheint dieser Idee zu widersprechen. Die Streuung in Richtung des galaktischen Zentrums könnte komplexer und fleckiger sein oder näher am Schwarzen Loch im Zentrum zunehmen.

Leider ist der neu gefundene Pulsar immer noch zu weit vom Schwarzen Loch entfernt, um die Raumzeit genau zu untersuchen, da seine minimale Umlaufzeit beträgt

500 Jahre. Auch Magnetare sind notorisch verrauscht und daher ungenaue Uhren. „Idealerweise möchten wir schnellere, sich drehende Pulsare noch näher an Sgr A* finden, was ein genaueres Timing ermöglicht“, sagt Ralph Eatough. „Der neue Pulsar hat unsere Hoffnungen auf diese Möglichkeit für die Zukunft erheblich geweckt.“


Schau das Video: Das Universum - Magnetfelder HD (Dezember 2021).