Mit Sternen die magnetischen Geheimnisse der Milchstraße erhellen
Unsere Milchstraße ist eine flache, spiralförmige Galaxie, die mehrere hundert Milliarden Sterne enthält. Zwischen den Sternen befinden sich riesige Gaswolken, aus denen die Sterne entstehen. Die Gaswolken – und die Sterne selbst – bestehen aus ionisierter Materie (d. h. Atome mit positiver oder negativer Ladung). Auf diese Weise erhält die Milchstraße ihr Magnetfeld, das unter anderem bei der Sternentstehung eine entscheidende Rolle spielt. „Im Weltraum krümmt sich dieses Magnetfeld und zieht wie ein Gummiband an der ionisierten Materie“, erklärt die MAGALOPS(öffnet in neuem Fenster) –Projektkoordinatorin Marijke Haverkorn(öffnet in neuem Fenster) von der Radboud-Universität Nijmegen(öffnet in neuem Fenster) in den Niederlanden. „Dies kann beispielsweise den Kollaps einer Gaswolke zu einem Stern verzögern.“
Erfassung des galaktischen Magnetfelds
Eine große Herausforderung besteht natürlich darin, dass die Astronomen dieses galaktische Magnetfeld nicht sehen können. Magnetfelder könnten aufgespürt werden, indem ihr Einfluss auf das Licht, insbesondere auf das polarisierte Licht von Sternen, gemessen wird. „Während sich Wellen im Wasser nur auf und ab bewegen, können sich Lichtwellen prinzipiell in viele Richtungen bewegen“, erklärt Haverkorn. „Die meisten Lichtwellen bewegen sich in alle diese Richtungen, polarisiertes Licht hingegen nur in eine Richtung.“ Der Einfluss von Magnetfeldern besteht unter anderem darin, dass sie einen Teil des Sternenlichts polarisieren können. Aus der Messung können wir ableiten, dass es ein Magnetfeld mit einer bestimmten Richtung gibt. Dies war das Ziel von MAGALOPS, das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) finanziert wurde. Das Projekt stützt sich auf maßgeschneiderte optische polarimetrische Beobachtungen, die durch Daten der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation(öffnet in neuem Fenster) unterstützt werden, welche auch Entfernungen zu Sternen enthalten.
Messung des polarisierten Lichts von Sternen
Die Projektarbeit bestand aus zwei Hauptkomponenten. Zunächst wurden die verfügbaren Polarisationsdaten verarbeitet, um damit ein 3D-Bild des galaktischen Magnetfelds zu erstellen. „Wir konnten die Gültigkeit einer neuen Methode beweisen, mit der Polarisationsmessungen in etwas umgewandelt werden, das Aufschluss darüber gibt, wo sich Gaswolken befinden und in welche Richtung die Magnetfelder verlaufen“, fügt Haverkorn hinzu. Zudem versuchte das Projektteam, die Stärke der Magnetfelder zu bestimmen und die Arten von Beobachtungen zu ermitteln, die für eine genaue Berechnung erforderlich sind. Im anderen Teil des Projekts wurde mit Modellierung gearbeitet. „Es gibt viele verschiedene Arten indirekter Beobachtungen“, bemerkt Haverkorn. „Dazu gehören Radiobeobachtungen von Gaswolken und optische Messungen von Sternen. Keine von diesen kann jedoch alleine nachweisen, wie das Magnetfeld beschaffen ist.“ Daher konzipierte das Projekt Modelle, die verschiedene Informationsquellen kombinieren können. Unterstützend wurde hierfür im Rahmen des internationalen Projekts IMAGINE(öffnet in neuem Fenster) eine Software entwickelt. „Diese Arbeit ist noch nicht abgeschlossen“, merkt Haverkorn an.
Unsere Galaxie und das Universum, das sich dahinter erstreckt
Haverkorn ist überzeugt, dass MAGALOPS die Grundlage für eine zukünftige internationale Zusammenarbeit geschaffen hat. Das Projektteam arbeitet mit brasilianischen, schwedischen und japanischen Partnern zusammen, um das polarisierte Licht von Millionen von Sternen zu erforschen. „Wir wissen jetzt, wie wir diese Daten interpretieren und analysieren müssen“, sagt sie. „Und wir wissen, dass es möglich ist, eine 3D-Karte des galaktischen Magnetfelds zu erstellen.“ Dies wird uns zu einem besseren Gesamtverständnis der Galaxie selbst verhelfen. „Das Magnetfeld ist eine äußerst aktive und dynamische Komponente“, bemerkt Haverkorn. „Diese Daten sind wichtig für Modelle der Sternentstehung. Damit werden wir erklären können, warum unsere sternenklare Nacht so aussieht, wie sie aussieht.“ Auch für Astronomen, die über unsere eigene Galaxie hinausblicken, wird diese Forschung von großer Bedeutung sein. „Für sie stellt das galaktische Magnetfeld ein Ärgernis dar“, stellt Haverkorn fest. „Wenn sie wissen, wie dieses Magnetfeld aussieht, können sie die Messwerte in ihren Daten abziehen, um einen Blick auf das Universum dahinter zu werfen.“
