Galaxienhaufen sind einzigartige Laboratorien für die Untersuchung großräumiger Magnetfelder. Das turbulente Intraclustermedium wird von einem allgegenwärtigen Magnetfeld durchzogen, das in Größenordnungen zwischen wenigen und hunderten Lichtjahren liegt. Diese Felder wurden registriert, aber ihre genauen Stärken, Strukturen und Verbindungen zu den Bewegungen der Galaxien innerhalb der Galaxienhaufen sind kaum bekannt.
In verschmelzenden Galaxienhaufen werden diese Magnetfelder mittels der Radioemissionen untersucht, die in der Form von Radiohalos um die Galaxien registriert werden oder als Emissionsquellen in den Randgebieten der Galaxien. Astronomen vermuten, dass diese Radiostrukturen durch Prozesse entstehen, die mit der Entwicklungsgeschichte des Galaxienhaufens in Zusammenhang stehen, insbesondere mit Verschmelzungen. Diese Ereignisse verursachen Schockwellen und Turbulenzen, von denen man annimmt, dass sie die Radiohalos und Quellen entstehen lassen.
Die Mechanismen, die die geladenen Teilchen beschleunigen, während sie die Magnetfelder passieren und dabei die Radioemissionen produzieren, sind noch nicht klar. Aber sie müssen gewaltig sein, weil sie die Teilchen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen müssen, um die beobachtete Radioemission zu produzieren.
Der Astronom Lorenzo Lovisari vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und seine Kollegen untersuchten die Intraclustermagnetfelder im Galaxienhaufen Abell 2345, einem der hellsten Röntgengalaxienhaufen mit mehr als 100 Mitgliedern. Die Wissenschaftler kombinierten Beobachtungen der polarisierten Radioemissionen des Jansky Very Large Array mit kosmologischen 3D-Simulationen zur Entstehung von Galaxienhaufen und Röntgenbeobachtungen, um die Eigenschaften der Magnetfelder einzugrenzen.
Die Astronomen konnten die Verteilung der Magnetfelder und die Elektronendichte in dem Plasma abschätzen. Sie stellten fest, dass sich das Magnetfeld nicht im Gleichgewichtszustand mit dem heißen Gas befindet. Das ist Etwas, was nicht erwartet worden war und deutet darauf hin, dass die Turbulenz komplexer ist als vermutet. Dies ist das erste Mal, dass diese Kombination aus Techniken erfolgreich auf einen Galaxienhaufen angewandt wurde. Die Wissenschaftler betonen, dass eine größere Stichprobe von Galaxienhaufen untersucht werden muss, bevor genauere Schlussfolgerungen über die Intraclustermagnetfelder gezogen werden können.
Abhandlung: „The Intracluster Magnetic Field in the Double Relic Galaxy Cluster Abell 2345“ von C. Stuardi, A. Bonafede, L. Lovisari, P. Domınguez-Fernandez, F. Vazza, M. Bruggen, R. J. van Weeren and F. de Gasperin, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 502, 2518, 2021.
(THK)
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