Aufgrund ihrer Form, die an einen von der Seite gesehenen Meeressäuger erinnert, kennt man die Galaxie NGC 4631 auch als Walgalaxie. Bei der Sterneninsel handelt es sich um eine Balkenspiralgalaxie, eine Klasse, der auch unsere Milchstraße angehört. Sie liegt am Nachthimmel etwas südlich des Großen Wagens im Sternbild Jagdhunde, und zwar in einer Distanz von 25 Millionen Lichtjahren; sie ist also verhältnismäßig nahe.

Mit einem Durchmesser von rund 80.000 Lichtjahren ist sie etwas kleiner als unsere Heimatgalaxie – und sie weist ein rätselhafte Besonderheit auf: Beobachtungen der polarisierten Radiostrahlung von NGC 4631 mit dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico, USA, zeigen gleichförmige Magnetfelder, die sich im äußeren Halobereich bis weit ober- und unterhalb der Galaxienscheibe erstrecken.

Tausende Lichtjahre große Strukturen

"Zum ersten Mal haben wir den Nachweis eines großskaligen zusammenhängenden Magnetfelds weit draußen im Halo einer Spiralgalaxie mit gleichgerichteten Feldlinien über eine Größenordnung von Tausenden von Lichtjahren", sagt Marita Krause vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und Koautorin der Veröffentlichung. "Wir sehen sogar ein regelmäßiges Muster bei der Umkehr des Magnetfelds im Halo."

Die abgeleitete Feldstärke von vier Mikrogauß für das Magnetfeld im Halo ist überraschend hoch; sie ist vergleichbar mit der Feldstärke regulärer Magnetfelder in den Scheiben von Galaxien. Für das internationale Team von Astronomen als Teil des Forschungsprojekts "Continuum HAlos in Nearby Galaxies – an EVLA Survey" (CHANG-ES) deutet das Bild auf ein großskaliges zusammenhängendes Magnetfeld hin, das durch einen Dynamoeffekt innerhalb der Galaxie verstärkt wird und in der Form von gigantischen magnetischen Schleifen weit senkrecht über die Galaxienscheibe hinausragt.

"Im Moment kommt es mir so vor wie im Gleichnis von den blinden Männern und dem Elefanten. Bei jedem Versuch, das Magnetfeld auf unterschiedliche Weise zu verstehen, kommen wir zu einem anderen Schluss über seine physikalische Natur. Unsere Modelle deuten aber darauf hin, dass die Magnetfeldlinien konusförmig verdrillt von den Spiralarmen aufsteigen", sagt Richard Henriksen von der Queens University in Ontario (Kanada) und Koautor der im Fachjournal "Astronomy & Astrophysics" veröffentlichten Arbeit.

Rätselhafter Ursprung

Die Ergebnisse wurden durch die Kombination von Radiobeobachtungen mit dem VLA in unterschiedlichen Konfigurationen erzielt, um gleichzeitig großskalige Strukturen und feine Details innerhalb von NGC 4631 abbilden zu können. Die Analyse der beobachteten Radiostrahlung der Galaxie zeigt die sowohl die Stärke der Magnetfelder als auch deren Ausrichtung.

Die Forscher verfügen nun über eine Technik zur Bestimmung von Magnetfeldlinien, die auch auf andere Galaxien angewandt werden kann, um herauszufinden, ob solche zusammenhängenden Magnetfelder in den Halos von Galaxien den Normalfall bilden, und in welcher Gestalt sie auftreten. Diese ausgedehnten Magnetfelder im Halo dürften auch ein Bindeglied zu intergalaktischen Magnetfeldern darstellen und so dazu beitragen, deren Ursprung zu verstehen, der bisher noch rätselhaft ist. (red, 2.12.2019)