Magnetfelder im Halo der Milchstraße.(Bildnachweis: NAOC)
Der äußere Halo der Milchstraße ist mit Magnetfeldern gefüllt, die die Form von riesigen Donuts mit Durchmessern von 12.000 bis 100.000 Lichtjahren haben, in deren Zentrum sich das Herz unserer Galaxie befindet.
Diese donut- oder „toroid“-förmigen Magnetfelder der Milchstraße sind für die Begrenzung der physikalischen Prozesse verantwortlich, die das Gas und den Staub zwischen den Sternen, das so genannte interstellare Medium, umgeben, und sie steuern auch die Ausbreitung geladener Teilchen, der so genannten kosmischen Strahlung, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch das Universum bewegt.
Die Entdeckung könnte dazu beitragen, den Ursprung und die Entwicklung von Magnetfeldern im Kosmos besser zu verstehen, ein Mysterium, das Astronomen seit Jahrzehnten vor ein Rätsel stellt.
Die neue Studie wurde von den Wissenschaftlern des Nationalen Astronomischen Observatoriums der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC), Xu Jun und Han Jinlin, geleitet.
Neben der früheren Bestimmung der Struktur von Magnetfeldern entlang der Spiralarme der Milchstraße entdeckte Jinlin 1997 eine auffällige Antisymmetrie in den Auswirkungen von Himmelsobjekten, die sich jenseits der Milchstraße befinden und Radioquellen in Bezug auf die Koordinaten unserer Galaxie sind. Der Forscher fand auch heraus, dass die Richtungen der Magnetfelder unterhalb und oberhalb der galaktischen Hauptebene unserer Galaxie umgekehrt waren.
Diese Antisymmetrie könnte durch die toroidale Struktur der Magnetfelder im Halo der Milchstraße entstehen, der äußeren diffusen Wolke aus Gas, Staub und Sternen, die unsere Galaxie umgibt.
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Diese Anti-Symmetrie-Effekte von Radioquellen können jedoch auch durch das interstellare Gas und den Staub, die das Sonnensystem umgeben, erzeugt werden. Dies wird durch die Tatsache belegt, dass weit entfernte Pulsare und radioemittierende Objekte, die sich näher am Sonnensystem befinden, ebenfalls die gleiche Antisymmetrie aufweisen.
Das bedeutet, dass die Bestätigung der donutartigen Natur der Magnetfelder im äußeren Halo der Milchstraße und die Messung der Größe dieser Felder die antisymmetrieerzeugenden Effekte berücksichtigen müssten, die durch Magnetfelder außerhalb des Sonnensystems, aber näher an der Sonne entstehen.
Jinlin und Kollegen wollten herausfinden, ob die beobachteten Asymmetrien der Radioquellen darauf hindeuten, dass die Magnetfelder im galaktischen Halo immer noch eine toroidale Form haben, wenn man die Auswirkungen des interstellaren Mediums abzieht.
Die Anatomie der Milchstraße von oben nach unten und von der Seite (Bildnachweis: links: NASA/JPL-Caltech; rechts: ESA; Layout: ESA/ATG medialab)
Um dies zu erreichen, untersuchte das Team ein Phänomen im interstellaren Medium, das als Faraday-Rotation bezeichnet wird und bei dem sich die Ausrichtung (oder Polarisation) von Radiowellen aufgrund des magnetischen Flusses ändert, indem es Messungen von Pulsaren mit dem Five-hundred Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) durchführte.
Dies ergab, dass die durch die Magnetfelder im Halo der Milchstraße verursachte Antisymmetrie am gesamten Himmel über der Erde existiert und sich vom Zentrum unserer Galaxie bis zu ihren Rändern erstreckt.
Dies bestätigte nicht nur die toroidale Form dieser Felder, sondern gab den Forschern auch Hinweise auf ihre enorme Größe, die einen Radius von 6.000 Lichtjahren bis 50.000 Lichtjahren vom Zentrum der Milchstraße entfernt erkennen ließ.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Freitag (10. Mai) in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht.
