Unsichtbare Kräfte, die in der Lage sind, ganze Galaxien zu formen und kosmische Winde auf atemberaubende Geschwindigkeiten zu beschleunigen, wurden gerade von Astronomen in Arp 220 beobachtet. Dieses verschmelzende Galaxiensystem liegt 250 Millionen Lichtjahre entfernt. Es bietet einen einzigartigen Einblick in Prozesse, die das Universum vor über zehn Milliarden Jahren beherrschten, als massereiche Galaxien in voller Aktivität waren.
Arp 220 ist das Ergebnis der Kollision zweier Spiralgalaxien, die eine so intensive Sternentstehungsaktivität auslöst, dass sie hunderte von Galaxien wie der unseren an Helligkeit übertrifft. Eingehüllt in dichte Staubwolken leuchtet sie besonders hell im infraroten Wellenlängenbereich und ermöglicht die Untersuchung extremer Bedingungen, ähnlich denen im frühen Universum.
Die Magnetfelder der galaktischen Scheibe und die staubigen molekularen Ausflüsse der verschmelzenden Galaxie Arp 220, beobachtet von ALMA.
Bildnachweis: Lopez-Rodriguez, E. (USC; Polarisationsdaten), Girart, J.M. (ICE-CSIC und IEEC; Polarisationsdaten); Barcos-Muñoz, L. (NRAO; 3GHz-Daten) Dank des ALMA-Teleskopverbunds hat ein internationales Team die bisher detaillierteste magnetische Karte dieses Systems erstellt. Seine Polarisationsfähigkeiten ermöglichten es, die Ausrichtung von Staubkörnern und Kohlenmonoxidmolekülen entlang der Magnetfeldlinien zu verfolgen. Dieser Ansatz enthüllte organisierte und starke magnetische Strukturen innerhalb der schnellen molekularen Ausflüsse, die aus den beiden Kernen dieses Galaxiensystems entweichen.
Die Beobachtungen zeigen, dass diese Magnetfelder eine zentrale Rolle beim Auslösen und der Formgebung der galaktischen Winde spielen, die Geschwindigkeiten von 1,8 Millionen Kilometern pro Stunde erreichen. Ursprünglich dachte man, dass diese Ausflüsse hauptsächlich durch die intensive Sternentstehung oder die Aktivität von Schwarzen Löchern angetrieben würden. Die magnetische Karte hat eine fast vertikale "magnetische Autobahn" aufgedeckt, auf der das Magnetfeld die Materie aktiv lenkt, die aus einem der galaktischen Kerne entweicht.
Im westlichen Kern von Arp 220 beobachteten die Astronomen eine wohlgeordnete magnetische Struktur, die mit dem bipolaren Ausfluss ausgerichtet ist. Dies deutet darauf hin, dass das Magnetfeld nicht passiv ist, sondern aktiv an der Beschleunigung des Materials beteiligt ist. Der östliche Kern hingegen zeigt ein spiralförmiges Magnetfeldmuster innerhalb einer dichten, rotierenden Scheibe. Eine stark polarisierte Staubbrücke verbindet ebenfalls die beiden Zentren, was darauf hindeutet, dass Magnetfelder die Materie während der Fusion kanalisieren.
Diese Entdeckungen haben große Auswirkungen auf unser Verständnis des frühen Universums. Die Magnetfelder in den Ausflüssen von Arp 220 sind hunderte bis tausende Male stärker als die der Milchstraße und beeinflussen so die Bewegung des Gases, die Sternentstehung und wie Galaxien Materie verlieren. Solche organisierten magnetischen Strukturen waren wahrscheinlich in den staubigen und aktiven Galaxien der Vergangenheit üblich und prägten die galaktische Evolution im großen Maßstab.
Durch die Ausweitung dieser Beobachtungstechniken auf andere Systeme hoffen Wissenschaftler, ähnliche magnetische Autobahnen im Kosmos zu entdecken.
Quelle: The Astrophysical Journal Letters