Magnetfeld der Milchstraße kartiert

Unsere Heimatgalaxie in ungewohnter Sicht: Mit Hilfe von Daten des Planck-Weltraum-Teleskops haben Astronomen erstmals eine genaue Karte des Magnetfelds unserer Milchstraße erstellt. Sie gibt Einblicke in die Verteilung von interstellarem Staub, erlaubt aber auch Rückschlüsse auf die Geschichte unserer Heimatgalaxie. Auch für die Kosmologie sind die neuen Planck-Daten eine wichtige Informationsquelle, denn sie erleichtern es, diese Vordergrundsignale vom kosmischen Mikrowellen-Hintergrund zu trennen.

Das Planck-Weltraum-Teleskop kartiert seit 2009 die Kosmische Hintergrundstrahlung – das Relikt von Licht aus der Zeit kurz nach dem Urknall. Dessen Polarisation und Struktur verrät einiges über die frühe Entwicklung des Kosmos. Aber die Instrumente von Planck spähen auch in die Tiefen unserer Heimatgalaxie. Mit seinem High Frequency Instrument analysiert das Teleskop das Licht winziger Staubpartikel in der Milchstraße.

In der Mitte geordnet, am Rand chaotisch

Die Richtung, in die die von den Staubpartikeln ausgehende Wärmestrahlung schwingt – seine Polarisation – ermöglicht Rückschlüsse auf das Magnetfeld und dessen Ausrichtung. „So wie die Erde ein Magnetfeld hat, besitzt auch die Galaxie eines – es ist allerdings 100.000 Mal schwächer als das irdische Feld“, erklärt der Astrophysiker Douglas Scott von der University of British Columbia. „Und ähnlich wie das Erdmagnetfeld Phänomene wie das Polarlicht erzeugt, ist auch das Magnetfeld der Milchstraße für viele Prozesse und Phänomene entscheidend.“

Das Planck-Weltraumteleskop, wichtiger Späher in die kosmische Hintergrundstrahlung © NASA/ESA, Planck Collaboration

Die neuen Daten des Planck-Teleskops zeigen nun erstmals ein detailliertes Bild des Magnetfelds der Milchstraße. Dunklere Bereiche zeigen an, wo die Polarisation der Strahlung stärker ist – und damit auch das Magnetfeld stark gerichtet. Deutlich ist das dunkle Band zu erkennen, dass der galaktischen Ebene entspricht. Hier liegen die Magnetfeldlinien vorwiegend parallel zur Ebene der Milchstraße. Weiter außen zeigen sich dagegen Wirbel im Magnetfeld, in diesen Gas- und Staubwolken der Galaxie sind die Feldlinien weniger stark geordnet

Blick frei in die Frühgeschichte des Kosmos

Die neuen Daten des Planck-Teleskops sind auch für die Kosmologie wichtig. Denn wenn die Vordergrundsignale der Milchstraße besser bekannt sind, dann lassen sie sich leichter von den fernen, von diesen teilweise überdeckten Signalen der kosmischen Hintergrundstrahlung abtrennen. Diese wiederum birgt in ihrer Polarisation wertvolle Hinweise auf die frühe Entwicklung des Kosmos. So entdeckte das BICEP2-Teleskop im März 2014 erstmals in diesem Polarisationsmuster Hinweise auf die kosmische Inflation – die frühe, exponentielle Ausdehnung des Universums.

Forscher erwarten nun, dieses Signal auch in den Planck-Daten finden zu können. Dafür aber müssen die Störsignale der Milchstraße sauber aus dem Signal des kosmischen Hintergrunds herausgerechnet werden. „Diese Ergebnisse helfen uns, den von den Staubteilchen der Milchstraße erzeugten Schleier zu lüften, die uns den Blick auf die frühesten Momente des Urknalls verstellen“, erklärt Richard Bond von der University of Toronto. Dadurch wird es einfacher, im Polarisationsmuster Belege für die Gravitationswellen zu finden, die in der Phase der Inflation entstanden und ihre Spuren im ersten Licht hinterließen. (Astronomy & Astrophysics, in press)

(ESA/ University of British Columbia, 07.05.2014 – NPO)