Ein internationales Team, einschließlich Forschern des Center for Astrophysics | Harvard and Smithsonian (CfA), hat Magnetfelder in einer Gas- und Staubscheibe entdeckt, die sich über mehrere Hundert Lichtjahre in Arp 220 erstreckt, einem System, das durch die Verschmelzung zweier Galaxien entstanden ist.
Arp 220, eines der infrarot-leuchtendsten Objekte jenseits der Milchstraße, wird als Ergebnis der Kollision zweier gasreicher Spiralgalaxien angesehen. Diese intensive Kollision hat einen Anstieg der Sternentstehung ausgelöst, wodurch es zu einem idealen Labor für die Untersuchung der Bedingungen geworden ist, die für die Entstehung von Sternen erforderlich sind.
Astronomen haben lange versucht zu verstehen, warum einige Galaxien Gas effizienter in Sterne umwandeln als andere. Das Vorhandensein von Magnetfeldern könnte helfen, dieses Phänomen zu erklären, indem es die Sternentstehung reguliert, ähnlich wie ein Schnellkochtopf die Hitze und den Druck steuert.
David Clements vom Imperial College, Vereinigtes Königreich, der die Studie leitete, erklärte: "Dies ist das erste Mal, dass wir Beweise für Magnetfelder im Kern einer Verschmelzung gefunden haben. Aber diese Entdeckung ist nur ein Ausgangspunkt. Wir benötigen jetzt bessere Modelle und müssen sehen, was in anderen Galaxienverschmelzungen passiert."
Das Team nutzte das Submillimeter Array (SMA), eine Sammlung von acht Radioteleskopen, die sich nahe dem Gipfel von Maunakea in Hawaii befinden, um Arp 220 zu untersuchen. Das SMA ist bekannt für seine hochauflösenden Fähigkeiten bei der Untersuchung himmlischer Phänomene.
Damit eine Galaxie in kurzer Zeit eine signifikante Anzahl von Sternen bilden kann, müssen große Mengen Gas kondensieren und kollabieren. Wenn junge Sterne jedoch ihre Umgebung erhitzen, neigt dieses Gas dazu, sich zu zerstreuen, was die weitere Sternentstehung verringert. Clements bemerkte, dass ein Magnetfeld diesen Prozess stabilisieren kann, ähnlich wie ein Schnellkochtopf die Hitze zurückhält.
Galaxienverschmelzungen erleben häufig schnelle Ausbrüche von Sternentstehung, die als Starbursts bezeichnet werden und sie von typischen Sternentstehungsgalaxien unterscheiden. In diesen Starbursts wird Gas in einem signifikant höheren Tempo in Sterne umgewandelt, was die Wissenschaftler dazu veranlasst, die zugrunde liegenden Mechanismen zu untersuchen.
Eine Hypothese ist, dass Magnetfelder zusätzliche Stabilität bieten und verhindern, dass sich das sternbildende Gas zu schnell ausdehnt. Diese Felder könnten dichte sternbildende Regionen länger als erwartet aufrechterhalten und die störenden Effekte von stellarer Hitze und Supernovae ausgleichen.
Theoretische Modelle haben solche magnetischen Einflüsse vorhergesagt, und die neuen Beobachtungen bieten konkrete Beweise für deren Existenz in einer verschmelzenden Galaxie.
Qizhou Zhang vom CfA, Mitautor der Studie, erklärte: "Ein weiterer Effekt des Magnetfelds ist, dass es die Rotation des Gases in den Scheiben der verschmelzenden Galaxien verlangsamt, sodass die Schwerkraft das Gas nach innen ziehen kann, um Starbursts zu speisen."
Das Forschungsteam plant, nach Magnetfeldern in anderen Galaxien zu suchen, die Arp 220 ähnlich sind, um ein klareres Verständnis ihrer Rolle in einigen der leuchtendsten Galaxien des lokalen Universums zu gewinnen.