Ein internationales Astronomenteam hat mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) erstmals die magnetischen Kanäle kartiert, die innerhalb der nahen verschmelzenden Galaxie Arp 220 einen mächtigen galaktischen Wind antreiben. Die Beobachtungen zeigen, dass ihr schneller molekularer Ausfluss signifikante magnetische Eigenschaften aufweist. Diese Entdeckung trägt zum Verständnis bei, wie Metalle, Staub und kosmische Strahlung in den umgebenden Raum der Galaxie transportiert werden.
Durch die Analyse der Wechselwirkung winziger Staubkörner und Gasmoleküle mit dem Magnetfeld erstellten die Forscher die bisher detaillierteste Karte der magnetischen Struktur innerhalb der sternbildenden Kerne und Ausflussregionen von Arp 220. Diese Ergebnisse bieten neue Einblicke in das Zusammenspiel von Gravitation, Sternentstehung, Schwarzer-Loch-Aktivität und Magnetismus in extremen kosmischen Umgebungen. Die zugehörige Studie wurde im „Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht.
Arp 220 ist eine ultraleuchtkräftige Infrarotgalaxie, die aus zwei Spiralgalaxien in der Endphase ihrer Verschmelzung besteht. Als das nächstgelegene Objekt ihrer Art gilt sie als ideales Referenzsystem für die Erforschung riesiger staubreicher Galaxien im frühen Universum. Der Hauptautor der Studie, Enrique Lopez-Rodriguez, außerordentlicher Professor an der University of South Carolina, erklärte: „Wir haben ALMA genutzt, um die Richtung und Stärke des Magnetfelds in diesem Galaxienpaar zu kartieren.“ Der leitende Beobachter, Josep Miquel Girart, Forscher am Institut de Ciències de l'Espai, fügte hinzu: „Dies enthüllt neue Details über die staubverhüllten Kerne und den molekularen Ausfluss von Arp 220, einschließlich der ersten Detektion eines geordneten Magnetfelds im Ausflussgas selbst, gemessen über polarisierte CO-Moleküllinien.“
Beobachtungen des westlichen Kerns von Arp 220 zeigen ein nahezu senkrechtes Magnetfeld, das parallel zu einem bipolaren molekularen Ausfluss mit Geschwindigkeiten von bis zu etwa 500 Kilometern pro Sekunde verläuft und so einen magnetischen Transportkanal bildet, der sich aus der Galaxie hinaus erstreckt. Das Team nutzte ALMA im Vollpolarisationsmodus mit einer hohen Auflösung von etwa 0,24 Bogensekunden, um gleichzeitig die Polarisation des Staubkontinuums und der CO-Linien zu messen und so die dreidimensionale Geometrie des Magnetfelds zu rekonstruieren.
Durch die Kombination von Daten zur Gasmasse, Turbulenz und Ausflussgeschwindigkeit schätzte das Team die Magnetfeldstärke in den Ausflusslappen und fand Werte zwischen 1 und 10 Milligauss – hunderte bis tausende Male stärker als das durchschnittliche Magnetfeld der Milchstraße. Im östlichen Galaxienkern beobachtete ALMA ein spiralförmiges Magnetfeld, das sich durch die Staubscheibe und Spiralarmstrukturen erstreckt, was darauf hindeutet, dass geordnete magnetische Strukturen bis in die späten Phasen einer Galaxienverschmelzung bestehen bleiben können. Zwischen den beiden Galaxienkernen wurde außerdem ein stark polarisierter Staubkanal entdeckt, der möglicherweise Materie und magnetischen Fluss transportiert.
Lopez-Rodriguez betonte: „Arp 220 ist ein Schlüsselziel, um zu untersuchen, wie Gravitation, Sternentstehung, heftige Sternwinde und starke Magnetfelder zusammenwirken und die Galaxienentwicklung beeinflussen.“ Da Arp 220 extremen Starburst-Galaxien im frühen Universum ähnelt, deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass starke, geordnete Magnetfelder in Galaxien mit hoher Rotverschiebung weit verbreitet sein und eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Sternentstehung und dem Materiekreislauf spielen könnten.
Die ALMA-Beobachtungen bestätigen, dass Magnetfelder ein Schlüsselmechanismus für den Antrieb des galaktischen Ausflusses in Arp 220 sind. Das starke und geordnete Magnetfeld im galaktischen Wind wirkt wie ein Führungskanal, der metall- und staubreiches Material in den das Galaxie umgebenden Gashalo transportiert. Dieses Material könnte an der Entstehung und Entwicklung der nächsten Generation von Sternen und Galaxien beteiligt sein.
Mit der Ausweitung der Beobachtungen auf weiter entfernte Galaxien hoffen Astronomen, mehr solcher kosmischen magnetischen Strukturen zu entdecken. Diese Art von Forschung verwandelt Arp 220 von einem einzigartigen Verschmelzungsfall in einen wichtigen Referenzpunkt für das Verständnis der Galaxienentwicklung und der Materiekreislaufprozesse, die letztendlich das heutige Universum geformt haben.
Veröffentlichungsdetails: Autoren: Enrique Lopez-Rodriguez et al., Titel: „The Magnetic Field of the Dust Cores and Molecular Outflows in Arp 220“, veröffentlicht in: „Astrophysical Journal Letters“ (2026). Zeitschrifteninfo: „Astrophysical Journal Letters“
