Wissenschaftler des International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) haben interessante Belege für Magnetfelder in den größten Strukturen des Universums gefunden.
Das kosmische Netz – so sieht das Universum in seiner größten Größenordnung aus – ist ein Netz aus miteinander verbundenen Filamenten und Knoten aus Galaxien und Gas, die sich um kosmische Voids von Millionen Lichtjahren Durchmesser winden. Dieses Netz wurde von Astrophysikern in den 1960er Jahren vorhergesagt. In den 1980er Jahren gaben Computermodelle uns einen Einblick, wie dieses große Netz tatsächlich aussieht.
Im Verlauf der letzten Jahrzehnte konnten wir das kosmische Netz durch Beobachtungen kartieren, was die Möglichkeit mit sich brachte, einige der größten Fragen der Astronomie zu beantworten. Ein Gebiet von besonderem Interesse ist die Frage, wie sich Magnetfelder in einem kosmischen Maßstab verhalten und welche Rolle sie bei der Entstehung der Galaxien und der Struktur des Universums spielen.
Eine neue Studie, die am 16. Februar 2023 im Journal Science Advances veröffentlicht wurde, hilft uns, diese kosmischen Magnetfelder besser zu verstehen. Die Studie wurde vom International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) in Zusammenarbeit mit der australischen nationalen Wissenschaftsagentur CSIRO geleitet.
Dr. Tessa Vernstrom von der ICRAR-Zweigstelle an der University of Western Australia ist die Hauptautorin der Studie und beschreibt Magnetismus als eine Grundkraft der Natur. “Magnetfelder durchziehen das Universum – von Planeten und Sternen bis zu den größten Räumen zwischen den Galaxien. Allerdings sind viele Aspekte des kosmischen Magnetismus nicht komplett verstanden, insbesondere in den Größenordnungen des kosmischen Netzes. Wenn Materie im Universum verschmilzt, produziert sie eine Schockwelle, die Teilchen beschleunigt, was diese intergalaktischen Magnetfelder verstärkt”, sagte sie.
Ihre Studie untersuchte Radioemissionen aus dem kosmischen Netz – der erste Beobachtungsbeleg für starke Schockwellen. Dieses Phänomen wurde bisher nur in den größten Galaxienhaufen des Universums beobachtet und man hatte vorausgesagt, dass dies die Signatur von Materiekollisionen im kosmischen Netz sei.
“Diese Schockwellen geben Radioemissionen ab, die in einem ‘Leuchten’ des kosmischen Netzes im Radiospektrum resultieren sollten, aber sie wurden bislang nie zweifelsfrei nachgewiesen, weil die Signale so schwach sind”, sagte Vernstrom.
Vernstroms Team begann im Jahr 2020 mit der Suche nach dem Radioleuchten des kosmischen Netzes und fand anfangs Signale, die diesen kosmischen Wellen zugeordnet werden konnten. Weil diese ersten Signale jedoch auch Emissionen von Galaxien und Himmelskörpern beinhaltet haben könnten und nicht nur jene der Schockwellen, suchte Vernstrom nach einem anderen Signaltyp mit weniger Hintergrundrauschen: polarisierte Radiowellenlängen.
“Weil sehr wenige Quellen polarisierte Radiowellenlängen emittieren, war unsere Suche weniger anfällig für Kontaminationen und wir konnten viel besser belegen, dass wir Emissionen aus den Schockwellen in den größten Strukturen des Universums sehen. Das hilft uns, unsere Modelle für das Wachstum dieser großräumigen Struktur zu bestätigen”, sagte Vernstrom.
Die Studie verwendete Daten und All-sky-Radiokarten des Global Magneto-Ionic Medium Survey, des Planck Lagacy Archive, des Owens Valley Long Wavelength Array und des Murchison Widefield Array und legte die Daten über die bekannten Knoten und Filamente des kosmischen Netzes.
Die Überlagerungsmethode hilft dabei, das schwache Signal oberhalb des Bildrauschens zu stärken, was dann mit modernen kosmologischen Simulationen des Enzo-Projekts verglichen wurde. Diese Simulationen sind die ersten ihrer Art, die Vorhersagen der polarisierten Radiowellenlängen von den kosmischen Schockwellen einbezogen, welche als Teil dieser Forschungsarbeit beobachtet wurden.
Unser Verständnis dieser Magnetfelder könnte genutzt werden, um unsere Theorien über das Wachstum des Universums zu erweitern und zu verfeinern, und hat das Potenzial, uns bei der Lösung des Rätsels um den kosmischen Magnetismus zu unterstützen.
(THK)
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