Die Parker-Instabilität beschreibt das in- Zum Nachdenken stabile Verhalten des magnetostatischen Magnetische Flussröhren in Galaxien laren Gas mit seinem magnetischen Feld V Gleichgewichts zwischen dem interstelund dem vertikalen Anteil des Gravita tionsfelds der Galaxis. Magnetische Flussröhren on der Sonne sind magnetische konstante (1 N 1 kg m s–2). Herrscht Derartige Strukturen sind auf der Sonne Flussröhren seit Langem bekannt. also Druckgleichgewicht, so muss der wohlbekannt, wurden aber noch nie zuvor Der Nachweis dieser Gebilde mit ei- Gasdruck im Inneren der Röhre klei- in einer Galaxie gefunden. Die Magnet- nem räumlich begrenzten, schlauch- ner sein als im ungebenden interstel- feldstärke von etwa 5 Mikrogauss (0,5 Na- förmigen Magnetfeld in fernen Gala- laren Medium. Eine magnetische Fluss- notesla) reicht aus, um die Bewegung des xien ist eine erstaunliche Entdeckung. Gases im Spiralarm der Galaxie beeinflus- Nach Anzeichen für eine magnetische röhre in einem Sonnenfleck habe eine Magnetfeldstärke BS 0,1 T (1 T Schleife in M 31 ist nun auch in IC 342 1 kg A–1 s–2). Um wieviel kleiner, DpS, ist von Spiralarmen könnten Magnetfelder eine entdeckt worden. Diese Flussröh- der innere Gasdruck? eine wichtige Rolle spielen. Die neuen Beobachtungen geben auch tenden Medium bei Anwesenheit ei- Aufgabe 2: IC 342 zeigt typischerwei- Hinweise auf einen weiteren Baustein bei nes Magnetfelds ausbilden. In ihnen se ein gerichtetes Magnetfeld von der Entwicklung von Galaxien, nämlich ren können sich in einem elektrisch lei- 10–4 sen zu können. Auch bei der Entstehung herrscht ein Kräftegleichgewicht zwischen dem Gasdruck pG und dem mag BIC342 5 mGs (1 Gs T). Wie ver- den leuchtkräftigen Zentralbereich, in dem hält es sich hier mit der Druckdifferenz sich ein sehr massereiches Schwarzes Loch netischen Druck pM der Röhre. Wäh- DpIC342? verbergen könnte, wie im Zentralgebiet rend jedoch der Gasdruck isotrop wirkt, von IC 342 und im Milchstraßensystem. Die Aufgabe 3: Solange das Magnetfeld die Magnetfeldlinien im inneren Bereich von das beim magnetischen Druck nicht so. Bewegung des Gases in der Flussröh- IC 342 (siehe Grafik S. 16) verlaufen in Rich- Er wirkt nur senkrecht zur Feldrichtung re bestimmt, gilt: pi pM. Angenom- tung des Galaxienzentrums und können und verschwindet in der Richtung par- men, es sei pi ri k TG/mH 0,001 pM, damit eine nach innen gerichtete Gasströ- allel zu den Feldlinien. wie groß ist dann die Temperatur TG mung bewirken sowie die hohe Sternent- des Gases in der Röhre? Gasdichte: ri stehungsrate dort aufrecht erhalten. also in alle Richtungen gleichförmig, ist Aufgabe 1: Eine magnetische Flussröh- 10–24 g/cm3, Boltzmann-Konstante: k re unterliegt einem äußeren Druck pa 1,3806 10 –23 J/K, Masse eines Wasser- Rainer Beck forscht am Max-Planck-Insti- durch das äußere Gas und einem in- stoffatoms: mH 1,67 10–27 kg. AMQ tut für Radioastronomie über Galaxien und ist Gründungsmitglied der internationalen neren Druck, der vom Druck des eingeschlossenen Gases pi und dem mag- Ihre Lösungen senden Sie bitte bis zum Arbeitsgruppen zur Erforschung des kosmi- netischen Druck pM aufgebaut wird. Im 11. Dezember 2015 an: Redaktion SuW – schen Magnetismus mit den Radioteleskopen Gleichgewicht gilt daher: pa pi pM. Zum Nachdenken, Haus der Astronomie, LOFAR und SKA. Dabei ist der magnetische Druck gegeben durch pM 1/2 B2/m0, wobei B die Magnetfelstärke darstellt und m0 MPIA-Campus, Königstuhl 17, D-69117 4 p 10–7 N/A2 die magnetische Feld- Heidelberg. Fax: 06221 528377. Einmal im Jahr werden unter den erfolg reichen Lösern Preise verlost: siehe S. 109 feldern mit zusammen etwa 0,330,3 Grad sich eine Karte der Faraday-Rotation be Größe und etwa 24 Stunden Messzeit. Kar- rechnen. Der Drehwinkel ist ein Maß für die ten der beiden Teleskope Effelsberg und Stärke des Magnetfelds entlang der Sichtli VLA wurden dann kombiniert, um die Magnetfeldstrukturen auf unterschiedlichen nie. Zusammen mit der polarisierten Strahlung, welche die Projektion des Magnet Winkelskalen gleichzeitig zu erfassen (sie- felds in der Himmelsebene zeigt, folgt dar- he Bild S. 16). Das geordnete Magnetfeld aus die dreidimensionale Feldstruktur. ist in langen Filamenten überwiegend ent- Eine riesige schraubenförmig verdrill- lang der optischen Spiralarme dieser Ga- te Magnetfeldschleife verläuft entlang des laxie ausgerichtet. Allerdings treten star- nördlichen Hauptspiralarms in IC 342, wo- ke Magnetfelder auch zwischen den Spi- bei eine Schraubenumdrehung die Länge ralarmen auf. Wie der Dynamo dort effek- von etwa 14 000 Lichtjahren hat (siehe Gra- tiv arbeiten kann, wird zurzeit lebhaft dis- fik S. 17 unten). Ursache ist vermutlich die kutiert. Durch Vergleich mit den VLA-Messun- so genannte Parker-Instabilität einer Mag gen bei der Wellenlänge 3,6 Zentimeter ließ N. Parker von der Universität von Chicago. 18 Dezember 2015 netfeldschleife, vorhergesagt von Eugene Literaturhinweise Beck, R.: Magnetic Fields in the Nearby Spiral Galaxy IC 342: A Multi-frequency Radio Polarization Study. In: Astronomy and Astrophysics 578, A93, 2015 Beck, R.: Das Square Kilometre Array – Ein Radioteleskop der Superlative. In: Sterne und Weltraum 9/2006, S. 22 – 33 Wielebinski, R. et al: Radioteleskop Effelsberg – Vier Jahrzehnte Astronomie mit dem 100-Meter-Riesen. In: Sterne und Weltraum 9/2012, S. 36 – 45 Zum Herunterladen – Die neuen Radiokarten von IC 342 und anderen Spiralgalaxien: http:// www.mpifr-bonn.mpg. de/atlasmag Sterne und Weltraum
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