Der atemberaubende Blick auf die Milchstraße enthüllt mysteriöse Strukturen, die im Weltraum schweben

Ein neues Bild des Kerns der Milchstraße enthüllt mysteriöse Strukturen, die wir noch nie zuvor gesehen haben.

Die Bilder, die mit dem hochempfindlichen MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika aufgenommen wurden, zeigen fast 1.000 Stränge magnetischer Filamente mit einer Länge von bis zu 150 Lichtjahren in überraschend ordentlicher und regelmäßiger Anordnung.

Das ist das Zehnfache der Anzahl dieser Stränge, die wir zuvor kannten, und fügt wichtige statistische Daten hinzu, die uns endlich helfen könnten, ihre Natur zu verstehen, ein Rätsel seit ihrer Entdeckung in den 1980er Jahren.

„Wir haben lange einzelne Filamente mit kurzsichtigem Sehen untersucht“, sagt der Astrophysiker Farhad Yusef-Zadeh von der Northwestern University, die die Filamente ursprünglich entdeckte.

„Jetzt haben wir endlich das Gesamtbild – ein Panorama voller Filamente im Überfluss. Wenn man sich nur ein paar Filamente ansieht, ist es schwierig, wirkliche Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, was sie sind und woher sie stammen. Dies ist ein Wendepunkt im Fortschritt.“ unser Verständnis dieser Strukturen.

Obwohl es nur etwa 25.000 Lichtjahre entfernt ist (was kosmisch gesehen nicht sehr weit ist), ist das Zentrum der Milchstraße sehr schwer zu erkennen. Es ist von dichten Staub- und Gaswolken umgeben, die bestimmte Wellenlängen des Lichts blockieren, einschließlich des optischen Bereichs. Aber wir können Technologie nutzen, um unsere Vision in unsichtbaren Wellenlängen zu verändern.

MeerKAT, betrieben vom South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), ist einer der fortschrittlichsten der Welt Radioteleskope, und seit es 2016 sein Auge öffnete, hat es uns eine beispiellose Menge an Informationen über das galaktische Zentrum geliefert.

Sein letztes Bild ist ein absolutes Spektakel. Es wurde aus 200 Stunden Beobachtungsdaten erstellt, die über drei Jahre gesammelt wurden, und es zeigt uns die Region in Radiowellenlängen mit beispielloser Klarheit und Tiefe.

Der Spektralindex der Filamente des galaktischen Zentrums. (Northwestern University/SARAO/University of Oxford)

Yusef-Zadeh und sein Team verwendeten dann eine Technik, um den Hintergrund aus dem Bild zu entfernen und die magnetischen Fäden freizulegen, die in Clustern um das galaktische Zentrum verstreut sind.

Wir wissen nicht, was sie sind oder wie sie entstanden sind. Was wir wissen, ist, dass sie Elektronen der kosmischen Strahlung enthalten, die sich in Filamenten magnetischer Felder mit nahezu Lichtgeschwindigkeit drehen.

Die neuen Bilder haben den Forschern einen etwas besseren Einblick in die Stränge gegeben und uns ihrem Verständnis einen Schritt näher gebracht.

„Wenn Sie zum Beispiel von einem anderen Planeten gekommen sind und auf der Erde eine sehr große Person getroffen haben, könnten Sie annehmen, dass alle Menschen groß sind. Aber wenn Sie Statistiken über eine Bevölkerungsgruppe machen, können Sie die durchschnittliche Größe finden“, sagt er hinzugefügt. Yusef-Zadeh erklärt.

„Genau das machen wir. Wir können die Stärke von Magnetfeldern finden, ihre Länge, ihre Orientierung und das Strahlungsspektrum.“

Inzwischen ist bekannt, dass Magnetfelder über die gesamte Länge aller Filamente verstärkt werden. Die neuen Daten enthüllten auch einen bisher unbekannten Supernova-Überrest; es hat eine andere Strahlungssignatur als die Filamente. Das bedeutet, dass wir den Supernova-Überrest als wahrscheinlichen Vorfahren der Filamente ausschließen können.

Ein kugelförmiger Supernova-Überrest, der vom MeerKAT-Team entdeckt wurde. (I. Heywood/SARAO)

Im Jahr 2019 zeigten frühere Daten von MeerKAT die Existenz riesiger Radioblasen, die sich über und unter der galaktischen Ebene erstrecken und sich von den 2010 entdeckten Gammastrahlen-Fermiblasen unterscheiden. Es ist möglich, dass die Filamente mit diesen Radioblasen verwandt sind, aber diese Möglichkeit muss in einem zukünftigen Artikel untersucht werden.

Die neuen Daten enthüllten auch ein neues Rätsel. Die Filamente sind in Gruppen oder Clustern verteilt, und innerhalb dieser Cluster sind sie sehr gleichmäßig verteilt – wie die Saiten einer Harfe, sagten die Forscher.

„Sie sehen fast aus wie die gleichmäßig verteilten Sonnenschleifen“, sagt Yusef-Zadeh. „Wir wissen immer noch nicht, warum sie in Clustern auftreten oder verstehen, wie sie sich trennen, und wir wissen nicht, wie diese regelmäßigen Abstände entstehen. Jedes Mal, wenn wir eine Frage beantworten, stellen sich mehrere andere Fragen.“

Wir kennen auch nicht den Mechanismus, der Elektronen in magnetischen Filamenten beschleunigt. Es ist möglich, dass die Filamente mit einem seltsamen magnetischen Filament verbunden sind, das letztes Jahr entdeckt wurde und Strahlung in Radio- und Röntgenwellenlängen aussendet.

Der nächste Schritt besteht darin, jedes Filament der Reihe nach zu untersuchen und seine Eigenschaften für einen vollständigen Katalog zu charakterisieren, der eingehende statistische Analysen ermöglicht.

„Wir sind einem umfassenderen Verständnis sicherlich einen Schritt näher gekommen“, sagt Yusef-Zadeh. „Aber Wissenschaft ist eine Reihe von Fortschritten auf verschiedenen Ebenen. Wir hoffen, den Dingen auf den Grund zu gehen, aber es bedarf weiterer Beobachtungen und theoretischer Analysen. Ein vollständiges Verständnis komplexer Objekte braucht Zeit.“

Die Suche wurde angenommen Briefe aus dem Astrophysical Journalund ist erhältlich unter arXiv. Ein Begleitdokument, das das Mosaik beschreibt, akzeptiert in Das Astrophysikalische Journalist auch auf verfügbar arXiv. das Die Daten wurden ebenfalls veröffentlicht.