Das turbulente Herz der Milchstraße enthält fast 1.000 unerklärliche magnetische Filamente – zehnmal mehr als bisher angenommen –, wie ein neues Bild enthüllte.
Die seltsamen räumlichen Stränge, von denen sich einige über einen Durchmesser von bis zu 150 Lichtjahren erstrecken, wurden erstmals Anfang der 1980er Jahre von Astronomen der Northwestern University entdeckt.
Beobachtungen mit Radiowellen haben gezeigt, dass die Filamente hochgradig organisiert sind und in Paaren und Clustern erscheinen, wobei einige gleichmäßig verteilt sind wie Saiten auf einer Harfe.
Das Team glaubt, dass Filamente aus Elektronen der kosmischen Strahlung bestehen, die das Magnetfeld mit nahezu Lichtgeschwindigkeit kreisen lassen – aber ihre Herkunft bleibt ein Rätsel.
Die Identifizierung von mehr Saiten, so die Forscher, wird jedoch nun umfassende statistische Studien ermöglichen, die es ihnen ermöglichen könnten, dieses Rätsel zu lösen.
Das Team hat bereits Supernovae als Quelle der Filamente ausgeschlossen – und vermutet, dass sie möglicherweise durch das supermassereiche Schwarze Loch unserer Galaxie entstanden sind.
Das turbulente Herz der Milchstraße enthält fast 1.000 unerklärliche magnetische Filamente – zehnmal mehr als bisher angenommen –, wie ein neues Bild enthüllte. Im Bild: ein Mosaikbild des Herzens der Milchstraße. Die Filamente sind durchgehend als senkrechte Striche zu erkennen
Beobachtungen mit Radiowellen haben gezeigt, dass die Filamente hochgradig organisiert sind und in Paaren und Clustern erscheinen, wobei einige gleichmäßig verteilt sind wie Saiten auf einer Harfe – wie abgebildet
Die Studie wurde vom Astrophysiker der Northwestern University, Farhad Yusef-Zadeh, der bereits 1984 die ersten Stränge entdeckte, und seinen Kollegen durchgeführt.
„Wir haben lange Zeit einzelne Filamente aus kurzsichtiger Sicht untersucht. Allein die Untersuchung einiger Filamente macht es schwierig, wirkliche Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, was sie sind und woher sie stammen“, erklärte Professor Yusef-Zadeh.
„Jetzt sehen wir endlich das Gesamtbild – eine Panoramaansicht, die mit einer Fülle von Filamenten gefüllt ist. Dies ist ein Wendepunkt bei der Förderung unseres Verständnisses dieser Strukturen.’
„Dies ist das erste Mal, dass wir statistische Eigenschaften der Filamente untersuchen konnten. Durch das Studium der Statistiken können wir mehr über die Eigenschaften dieser ungewöhnlichen Quellen erfahren“, fügte der Astrophysiker hinzu.
„Wenn Sie zum Beispiel von einem anderen Planeten stammen und einer sehr großen Person auf der Erde begegnen, könnten Sie annehmen, dass alle Menschen groß sind. Aber wenn Sie Statistiken über eine Bevölkerungsgruppe machen, können Sie die durchschnittliche Größe finden“, erklärte er.
„Genau das tun wir. Wir können die Stärke von Magnetfeldern, ihre Länge, ihre Ausrichtung und das Strahlungsspektrum finden.’
Das neue Bild des Zentrums der Milchstraße war das Ergebnis dreijähriger Himmelsdurchmusterungen, die mit dem Radioteleskop MeerKAT am South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) in der Provinz Nordkap des Landes durchgeführt wurden.
Nach insgesamt 200 Stunden Teleskopzeit konnte das Team ein Mosaik aus 20 separaten Beobachtungen verschiedener Teile des Himmels in Richtung des galaktischen Zentrums zusammensetzen – das etwa 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.
Neben den Filamenten erfasst das endgültige zusammengesetzte Bild auch zahlreiche andere Quellen von Radioemissionen – darunter Ausbrüche von Sternen, Sternkindergärten und neue Supernova-Überreste.
“Ich habe viel Zeit damit verbracht, dieses Bild zu betrachten, während ich daran arbeitete, und ich werde nie müde davon”, sagte der Autor und Astrophysiker Ian Heywood von der Universität Oxford.
„Wenn ich dieses Bild Leuten zeige, die neu in der Radioastronomie sind […] Ich versuche immer zu betonen, dass die Funkbildgebung nicht immer so war und was für ein Sprung nach vorne MeerKAT in Bezug auf seine Fähigkeiten wirklich ist.
“Es war ein wahres Privileg, im Laufe der Jahre mit Kollegen von SARAO zusammenzuarbeiten, die dieses fantastische Teleskop gebaut haben.”
Die seltsamen räumlichen Stränge (im Bild), von denen sich einige über einen Durchmesser von bis zu 150 Lichtjahren erstrecken, wurden erstmals Anfang der 1980er Jahre von Astronomen der Northwestern University entdeckt
Das neue Bild des Zentrums der Milchstraße war das Ergebnis dreijähriger Himmelsdurchmusterungen, die mit dem MeerKAT-Radioteleskop (im Bild) am South African Radio Astronomy Observatory in der Provinz Nordkap des Landes durchgeführt wurden
Um die Filamente klarer zu sehen, verwendete das Team eine spezielle Technik, die es ihnen ermöglichte, den Hintergrund vom Hauptbild zu entfernen – die Stränge zu isolieren.
„Das ist wie moderne Kunst. Diese Bilder sind so schön und reich, und das Mysterium von allem macht es noch interessanter“, sagte Professor Yusef-Zadeh.
Die Forscher sagten, dass sie besonders fasziniert davon sind, wie strukturiert die Filamente erscheinen – wobei diese in Clustern scheinbar in gleichen Abständen angeordnet sind, jeder etwa in der Entfernung von der Erde zur Sonne.
“Sie ähneln fast den regelmäßigen Abständen in Sonnenschleifen”, kommentierte Professor Yusef-Zadeh.
„Wir wissen immer noch nicht, warum sie in Clustern auftreten oder verstehen, wie sie sich trennen, und wir wissen nicht, wie diese regelmäßigen Abstände entstehen.
“Jedes Mal, wenn wir eine Frage beantworten, tauchen mehrere andere Fragen auf.”
Zu solchen Fragen gehört zum Beispiel, ob sich die Filamente im Laufe der Zeit verändern oder bewegen – und was die Elektronen dazu bringt, überhaupt zu beschleunigen.
“Wie beschleunigt man Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit?” fragte Professor Yusef-Zadeh.
“Eine Idee ist, dass es einige Quellen am Ende dieser Filamente gibt, die diese Partikel beschleunigen.”
Nach insgesamt 200 Stunden Teleskopzeit konnte das Team ein Mosaik aus 20 separaten Beobachtungen verschiedener Teile des Himmels in Richtung des galaktischen Zentrums zusammensetzen – das etwa 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Abgebildet: die Verteilung der Magnetfeldstärken im endgültigen zusammengesetzten Bild des Herzens der Milchstraße
Um einen klareren Blick auf die Filamente zu werfen, verwendete das Team eine spezielle Technik, die es ihnen ermöglichte, den Hintergrund aus dem Hauptbild zu entfernen – indem sie die Stränge wie abgebildet isolierten
Nachdem diese neueste Studie abgeschlossen ist, arbeiten die Forscher nun daran, jedes Filament im Bild zu identifizieren und zu katalogisieren – wobei sie seine Ausrichtung, Krümmung, sein Magnetfeld, sein Spektrum und seine Intensität notieren, Eigenschaften, die ein Licht auf die Natur der Stränge werfen könnten.
„Wir sind einem umfassenderen Verständnis sicherlich einen Schritt näher gekommen. Aber Wissenschaft ist eine Reihe von Fortschritten auf verschiedenen Ebenen“, sagte Professor Yusef-Zadeh.
„Wir hoffen, der Sache auf den Grund gehen zu können, aber es bedarf weiterer Beobachtungen und theoretischer Analysen. Ein vollständiges Verständnis komplexer Objekte braucht Zeit.’
Ein Vorabdruck des Artikels der Forscher, der noch nicht von Experten begutachtet wurde, kann im arXiv-Repository gelesen werden – ebenso wie ein begleitendes Papier, das das vollständige Bild präsentiert, das aus den MeerKAT-Daten erstellt wurde.
Die beiden Artikel wurden zur Veröffentlichung in The Astrophysical Journal Letters bzw. The Astrophysical Journal angenommen.
Das neue Bild des Zentrums der Milchstraße war das Ergebnis dreijähriger Himmelsdurchmusterungen, die mit dem MeerKAT-Radioteleskop am South African Radio Astronomy Observatory in der Provinz Nordkap des Landes durchgeführt wurden