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Kosmologie: Erste Planck-Karte des galaktischen Magnetfelds

Karte des galaktischen Magnetfelds von PlanckLaden...

Mit dem Satelliten Planck der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA wurde diese detaillierte Mikrowellenkarte des Magnetfelds unseres Milchstraßensystems aufgenommen. Die Informationen ließen sich mittels spezieller Auswerteverfahren aus den Messdaten von Planck gewinnen, dessen Hauptaufgabe die Kartierung des Kosmischen Mikrowellenhintergrunds aus der Zeit kurz nach dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahre war. Im Zuge dieser Kartierung ist es erforderlich, die Effekte von Vordergrundobjekten genau zu erfassen, wodurch diese Karte entstand.

Karte des galaktischen Magnetfelds von PlanckLaden...
Planck liefert eine Karte des galaktischen Magnetfelds | So stellt sich das Magnetfeld unserer Heimatgalaxie dem europäischen Mikrowellensatelliten Planck dar. Diese Karte wurde aus den ersten Beobachtungen des gesamten Himmels im polarisierten Mikrowellenlicht gewonnen. Dunklere Regionen entsprechen stärker polarisierter Mikrowellenstrahlung, die Striche geben dabei die Ausrichtung des galaktischen Magnetfelds projiziert auf den Himmel wieder. Der dunkle Balken in der Bildmitte ist die Ebene unseres Milchstraßensystems. In seiner Nähe lassen sich großräumige Strukturen erkennen – ein Hinweis darauf, dass das galaktische Magnetfeld weitgehend parallel zur Ebene unseres Milchstraßensystems orientiert ist. Die strukturlosen Gebiete sind ausgeblendet, da dort die Intensitäten sehr gering sind und die Daten noch weiterer Auswertung bedürfen.

Planck maß in diesem Fall die Polarisation der Mikrowellenstrahlung, die von sehr kaltem und feinkörnigem Staub in unserem Milchstraßensystem ausgeht. "Polarisiert" bedeutet, dass die Strahlung zumindest teilweise in einer bevorzugten Schwingungsebene emittiert wird und dass diese von Planck registriert werden konnte. Die Staubkörner, welche die Mikrowellenstrahlung aussenden, sind im allgemeinen nicht rotationssymmetrisch sondern eher länglich. Sie geben mehr Strahlung entlang ihrer Längsachse ab, die dann bevorzugt parallel zu dieser schwingt, woraus die Polarisation resultiert.

Wären allerdings die Staubkörner in den Staubwolken der Milchstraße beliebig in alle Richtungen orientiert, so würde sich keine Polarisation messen lassen. Die meisten Staubkörner rotieren rasant infolge von Kollisionen mit Photonen und Atomen, die sich mit hoher Geschwindigkeit im Raum bewegen. Da die interstellaren Staub- und Gaswolken von Magnetfeldern durchzogen sind, richten sich die rotierenden Staubkörner durch Interaktion mit dem Gas bevorzugt mit ihrer Längsachse senkrecht zur Richtung des vorherrschenden Magnetfelds aus. Daraus ergibt sich als Resultat eine teilweise Polarisation der von ihnen ausgehenden Strahlung im Bereich der Mikrowellen und des infraroten Lichts. Somit können die Astronomen die polarisierte Mikrowellenstrahlung dazu nutzen, um Aussagen über die Ausrichtung und Struktur des galaktischen Magnetfelds zu gewinnen.

Im beigestellten Bild entsprechen dunklere Regionen stärker polarisierter Strahlung. Die feinen Streifen deuten die Richtung des galaktischen Magnetfelds projiziert auf die Ebene des Himmels an. Allerdings hat das Feld eine dreidimensionale Struktur, so dass sich sein Aufbau sehr schwierig interpretieren lässt, wenn die Feldlinien in Blickrichtung sehr chaotisch verlaufen. Die noch vorläufigen Daten von Planck belegen zumindest teilweise großskalige Strukturen im galaktischen Magnetfeld. Besonders deutlich zeigen sie sich entlang der Ebene unseres Milchstraßensystems, die als dunkles Band horizontal in der Mitte der als Mollweide-Projektion produzierten Karte liegt.

Die Karte deckt nicht den gesamten Himmel ab, die strukturlosen Regionen wurden mit Absicht ausgeschnitten. Hier fing Planck nur sehr geringe Strahlungsintensitäten auf, die es schwierig machen, die in der Milchstraße erzeugte Strahlung von derjenigen des Kosmischen Mikrowellenhintergrunds zu trennen. Sie werden derzeit noch bearbeitet und sollen später in diesem Jahr veröffentlicht werden.

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  • Quellen
ESA, 6. Mai 2014

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