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Schützender Mantel: Magnetfeld der Jellyfish-Galaxie JO206

26. Oktober 2020. Ein Gasschweif verleiht ihnen ihr quallenartiges Aussehen: So genannte Jellyfish-Galaxien sind aufgrund ihrer geringen Helligkeit nur schwer zu untersuchen. Ein internationales Forschungsteam hat nun neue Einblicke in die physikalischen Bedingungen gewonnen, die im Gasschweif dieser Galaxien vorherrschen.
Schützender Mantel: Magnetfeld der Jellyfish-Galaxie JO206

Die Galaxie JO206 und ihr geordnetes Magnetfeld (grüne Linien) entlang des Gasschweifes. Die pinken Objekte charakterisieren H-alpha-Emission, die möglicherweise einen Hinweis auf neu entstehende Sterne gibt. Credit: ESO/GASP collaboration, adaptiert

Als Jellyfish-Galaxien werden Galaxien bezeichnet, die in das Zentrum eines Galaxienhaufens stürzen und dabei einen Gasschweif ausbilden. Dieser entsteht, während sich die Galaxie auf das Zentrum des Haufens zubewegt und dabei das interstellare Gas in die entgegengesetzte Richtung gedrückt wird. So erhalten die Galaxien ihr charakteristisches Erscheinungsbild, das an eine Qualle (englisch: Jellyfish) erinnert. In früheren Studien ließ sich bereits nachweisen, dass sich in diesem Gasschweif Sterne bilden können – allerdings war bisher unklar, welche Einflussgrößen dazu führen. So ist unter anderem bekannt, dass Magnetfelder in Galaxien zur Sternentstehung beitragen können. Doch spielen sie auch in den Gasschweifen von Jellyfish-Galaxien eine Rolle?

In einer aktuellen Veröffentlichung im Fachblatt Nature Astronomy geht ein deutsch-italienisches Team nun dieser Frage auf den Grund. Ancla Müller und Prof. Dr. Ralf-Jürgen Dettmar von der Ruhr-Universiät Bochum beschreiben die Ergebnisse gemeinsam mit Prof. Dr. Christoph Pfrommer und Dr. Martin Sparre vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) sowie Kolleginnen und Kollegen des Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) aus Padua, Selargius und Bologna. Sie analysierten die Magnetfeldstruktur der Jellyfish-Galaxie JO206 und konnten zeigen, dass nicht nur die Galaxienscheibe ein starkes Magnetfeld besitzt, sondern auch der Gasschweif. Aus dem ungewöhnlich hohen Anteil an polarisierter Strahlung konnten sie schließen, dass das Feld sehr genau entlang des Schweifs ausgerichtet ist. „Während die Galaxie auf das Zentrum des Galaxienhaufens einfällt, findet eine Wechselwirkung mit dem Medium zwischen den einzelnen Galaxien und dessen Magnetfeld statt“, erklärt Ancla Müller. Dieser Prozess könnte das Magnetfeld von JO206 verstärken und auch den hohen Anteil an polarisierter Strahlung erzeugen.

Um diese ungewöhnlichen Parameter zu erklären, kamen im Anschluss Computersimulationen zum Einsatz, mittels derer die Wissenschaftler eine Theorie entwickelten: Demnach stürzt JO206 mit hoher Geschwindigkeit ins Zentrum des Galaxienhaufens, sodass die Magnetfelder wechselwirken und heiße Winde aus dem Medium zwischen den Galaxien zu Ansammlungen von Plasma führen. Teile dieses Gemischs aus Ionen, Elektronen und neutralen Teilchen kondensieren an den äußeren Schichten des Gasschweifs und mischen sich dort mit der restlichen Materie. “Während die Jellyfish-Galaxie durch den Galaxienhaufen fliegt, legt sich dessen Magnetfeld wie ein Mantel um die Galaxie und wird durch die große Galaxiengeschwindigkeit und Kühleffekte weiterhin verstärkt und geglättet” erklärt Prof. Pfrommer. Die magnetische Schicht schützt den Gasschweif davor, auseinanderzufallen. Diesen Ergebnissen zufolge wäre ausreichend Material für die Sternentstehung im Gasschweif von JO206 vorhanden. Weitere Messungen an anderen Objekten müssen nun zeigen, ob sich diese Theorie bestätigen lässt.

 

Eine Visualisierung einer Simulation einer Jellyfish-Galaxie, die mit dem heißen magnetisierten Gas in einem Galaxienhaufen wechselwirkt. Aufgrund der schnellen Bewegung der Galaxie legt sich das Magnetfeld (mit den 3 Komponenten auf der linken Seite) über die Galaxie (Dichteverteilung auf der rechten Seite) und im Sog der Galaxie werden die Magnetfeldlinien am Schweif der Galaxie ausgerichtet (wie man im mittleren Magnetfeldbild sieht). Dichtes Gas kann überleben, wenn es stromabwärts transportiert wird, da sich das heiße Gas im Wind aufgrund der Wechselwirkung auch abkühlt. Credit: AIP/M. Sparre

 

Wissenschaftlicher Kontakt AIP

Prof. Dr. Christoph Pfrommer, 0331 7499 513, cpfrommer@aip.de

Pressekontakt

Franziska Gräfe, 0331 7499 802, presse@aip.de

Originalpublikation

Ancla Müller, Bianca Poggianti, Christoph Pfrommer, Björn Adebahr, Paolo Serra, Alessandro Ignesti, Martin Sparre, Myriam Gitti, Ralf-Jürgen Dettmar, Benedetta Vulcani, Alessia Moretti (2020): Highly ordered magnetic fields in the tail of the jellyfish galaxy JO206. Nature Astronomy

DOI: 10.1038/s41550-020-01234-7

https://www.nature.com/articles/s41550-020-01234-7

Pressemitteilung der Ruhr-Universität Bochum

https://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2020-10-26-astronomie-die-magnetfelder-der-jellyfish-galaxie-jo206

 

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.