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Polarisierte Radiostrahlung der Milchstraße

Erstellt von: Dr. Norbert Junkes | | Max-Planck-Institut

Das deutsch-chinesische Projekt zur Untersuchung der polarisierten Radiostrahlung in der Milchstraße basiert auf Radiokontinuum-Beobachtungen der galaktischen Ebene mit dem 25-m-Urumqi-Radioteleskop des "Xinjiang Astronomical Observatory" (XAO) bei 6 cm Wellenläge. Nach fast 10 Jahren Gesamtlaufzeit wurde das Projekt jetzt erfolgreich abgeschlossen.

 

Der daraus resultierende Radioatlas der Milchstraßenebene stellt ein wichtiges Resultat der Zusammenarbeit zwischen der Max-Planck-Gesellschaft in Deutschland und der chinesischen Akademie der Wissenschaften dar, wobei eine Partnergruppe des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie am "National Astronomical Observatory" in Peking eingerichtet wurde. Der komplette Atlas umfasst 220 Grad in galaktischer Länge und 10 Grad in galaktischer Breite und damit eine Fläche von über 2000 Grad am Himmel.

 

Die ausgedehnte diffuse polarisierte Radiostrahlung wurde analysiert, um damit das großräumige Magnetfeld unserer Milchstraße zu erfassen. Es wurden eine Reihe von ausgedehnten Radioquellen in der Milchstraße untersucht, wobei auch zwei neue Supernova-Überreste erfolgreich identifiziert werden konnten.

Pressinformation des Max-Planck-Institut für Radio Astronomie vom 23.08.2011

Abb. 1: G25.1-2.3 und G178.2-4.2: Zwei neue Supernova-Überreste, die im Zuge der Kartierung der Milchstraße bei 6 cm Wellenlänge mit dem 25-m-Radioteleskop bei Urumqi/Volksrepublik China neu entdeckt werden konnten. Bilder: NAOC/MPIfR.

 

 

 

Prof. Jinlin Han, der Leiter der Forschungsgruppe zur Untersuchung von kompakten Objekten und dem diffusen interstellaren Medium an den "National Astronomical Observatories" der chinesischen Akademie der Wissenschaften und Prof. Richard Wielebinski, emeritierter Direktor am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), haben bereits im Jahr 2001 ein gemeinsames Forschungsprojekt zur Untersuchung von Magnetfeldern in unserer Milchstraße gestartet. Der Atlas der 6-cm-Radiostrahlung der Milchstraße mit dem 25-m-Urumqi-Radioteleskop des Xinjiang-Observatoriums hat eine vergleichbare Winkelauflösung mit dem am 100-m-Radioteleskop Effelsberg des MPIfR erstellten Atlas der Milchstraße bei 21 cm Wellenlänge. Mit den Synergieeffekten durch die Analyse zweier umfangreicher Himmelskartierungen bei ähnlicher Winkelauflösung führen zu einem besseren Verständnis der Vorgänge im interstellaren Medium.

Im Rahmen der Vereinbarung zwischen der Max-Planck-Gesellschaft und der chin esischen Akademie der Wissenschaften hat die Partnergruppe des MPIfR am NAOC den Bau des 6cm-Empfängers durch das MPIfR in Effelsberg unterstützt und diesen Empfänger dann am 25-m-Radioteleskop in Urumqi eingebaut. Mit zusätzlicher Unterstützung durch die Mannschaft des Xinjiang-Observatorium wurden von der Partnergruppe Beobachtungen von insgesamt über 4500 Stunden mit diesem System durchgeführt.

Die gesamte Radiokarte umfasst das nördlichen Teil unserer Milchstraße in einem Bereich zwischen 10 Grad und 230 Grad in galaktischer Länge und zwischen -5 Grad und +5 Grad in galaktischer Breite. Das gemessene Feld umfasst insgesamt 2200 Quadratgrad. Mit 5 Ghz (entsprechend 6 cm Wellenlänge) ist es die höchste Frequenz, bei der jemals eine umfangreiche Kartierung der polarisierten Radiostrahlung mit erdgebundenen Instrumenten durchgeführt wurde.

Das interstellare Medium unserer Milchstraße, bestehend aus Magnetfeldern, Elektronen, atomarem Gas und anderen Komponenten, hat einen zunehmenden Einfluss auf Polarisationsmessungen bei immer niedrigeren Frequenzen. Daher erfassen die Messungen der Polarisation bei 6 cm Wellenlänge auch Magnetfelder in wesentlich größerem Abstand als bei Messungen mit größerer Wellenlänge und damit niedrigerer Frequenz. Die Partnergruppe hat die Eigenschaften von Bereichen ausgedehnter diffuser Strahlung in ihren Beobachtungen erforscht. Sie waren ebenfalls in der Lage, ausgedehnte Objekte in ihrer Struktur zu erfassen, die von größeren Radioteleskopen nicht mehr erfasst werden können. Dazu gehören dichte ionisierte Wolken, die sogenannten HII-Regionen, und Überreste von explodierten Sternen (Supernova-Überreste, SNR). Eine Handvoll eigentümlicher Klumpen mit sehr starkem regulärem Magnetfeld, sogenannte Faraday-Screens, konnten ebenfalls neu aufgefunden werden. Die Radiodaten bei 6 cm Wellenlänge tragen maßgeblich zur Bestimmung der Spektren galaktischer Radioquellen bei.

Bei der Analyse der Radiodaten konnte die Partnergruppe zwei falsch identifizierte Supernova-Ü,berreste als (G166.2+2.5 und G192.8-1.1), als thermische Radioquellen klassifizieren, hat aber auch zwei sehr schwache Radioquellen G178.2-4.2 und G25.1-2.3) als Supernova-Überreste mit Ausdehnungen von etwa einem Grad am Himmel neu identifiziert. Es sind die ersten Quellen dieser Art, die mit einem chinesischen Radioteleskop entdeckt werden konnten. Bisher sind lediglich 270 Supernova-Überreste in unsereer Milchstraße bekannt.

"Im Zuge unserer Arbeit an diesem Projekt konnten insgesamt fünf Doktorarbeiten in unserer Forschungsgruppe fertiggestellt Werden", sagt Prof. Jin-Lin Han, der Leiter der Partnergruppe in Peking. "Unsere Zusammenarbeit hat die Entwicklung der Radioastronomie in China deutlich verstärkt. Damit ist das Ziel der Partnergruppe in exzellenter Weise erreicht worden."

Die Resultate des Forschungsprojekts umfassen 24 wissenschaftliche Publikationen seit 2002, die meisten davon in der renommierten europäischen Zeitschrift "Astronomy & Astrophysics" (A&A). Zwei der Veröffentlichungen sind als Highlights bei A&A erschienen. Das Projekt hat eine Menge Erfahrung für die Durchführung von Radiokontinuumsbeobachtungea erbracht und bedeutet einen deutlichen Fortschritt beim Bau von Empfangssystemen für die chinesische Astronomie.

"Durch gegenseitige Besuche in den beteiligten Instituten wurde eine ganze Reihe von persönlichen Kontakten etabliert", sagt Prof. Richard Wielebinski, emeritierter Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, der zusammen mit Jinlin Han die Partnergruppe ins Leben gerufen hat. "Wir haben von deutscher Seite aus eine gute Kooperation mit unseren chinesischen Kollegen aufgebaut. Was mit der Partnergruppe gestartet wurde, wird auch weiterhin auf persönlicher Basis fortgesetzt."

 

Abb. 2: 25-m-Radioteleskop des "Urumqi Astronomical Observatory" (Chinese Academy of Sciences, CAS). Bild: Maria Rioja (MPIfR).

 

 

 

Magnetfelder in Galaxien: Partnergruppe der Max-Planck-Gesellschaft von Prof. Jin-Lin Han an den "National Astronomical Observatories" in Peking.

Die Gründung der Partnergruppe geht zurück auf einen Beschluss der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) vom 9. November 2000. Der Vorschlag umfasste die Zusammenarbeit bei der Erforschung von Magnetfeldern in Galaxien mit spezieller Betonung auf der Untersuchung des Magnetfelds unserer Milchstraße.

Der wichtigste Beitrag des Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) betrifft den Bau eines Empfängers für Radiostrahlung bei 6 cm Wellenlänge inklusive Polarisation, der am 25-m-Nanshan-Radioteleskop in Urumqi zum Einsatz kommen sollte. Der Vorteil dieses Radioteleskops ist sein Standort in 2000 m Höhe, der durch die besseren Wetterbedingungen Vorteile bei der Beobachtung der Radiostrahlung in höheren Frequenzen bringt. Bereits in frühen Gesprächen hat das MPIfR seine Unterstützung beim Einbau des Empfängers im Teleskop und bei der Umsetzung von Beobachtungstechniken im Radiokontinuum angeboten.

Für die Beobachtungen der Kontinuums-Radiostrahlung war es erforderlich, Empfängerhorn und Beobachtungssoftware in das Urumqi-Teleskopsystem einzubringen. Das erfolgte wiederum durch das MPIfR, während der Großteil der Beobachtungen und der Datenanalyse durch Studenten von Prof. Jinlin Han aus Peking durchgeführt wurde. Prof. Wolfgang Reich leitete das MPIfR-Team, das die ersten Systemtests durchführte und eine Einführung in die Beobachtungen ermöglichte. Die Vorbereitungen für die Veröffentlichungen wurden schließlich am MPIfR in Bonn und am NAO in Peking durchgeführt.

Zusätzliche Informationen:

Polarisationsatlas der Milchstraße bei 6cm Wellenlänge (JPEG, 31 MByte). Das komplette Feld wird in vier Teilbildern in Gesamtintensität (oben), Stokes Q und U sowie in polarisierter Intensität (unten) gezeigt.

Partnergruppe des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie an den National Astronomical Observatories der Chinese Academy of Sciences (CAS).

Radio-Observatorium Urumqi.

Chinesisch-Deutsches Zentrum für Wissenschaftsförderung von DFG and CAS in Peking.


Kontakt:

Prof. Richard Wielebinski,
Deutscher Leiter der Partnergruppe,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Telefon: 0228-525-300
E-mail: rwielebinski at mpifr-bonn.mpg.de

 

Dr. Wolfgang Reich,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Telefon: 0228-525-357
E-mail: wreich at mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Norbert Junkes,
Öffentlichkeitsarbeit,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Telefon: 0228-525-399
E-mail:

njunkes at mpifr-bonn.mpg.de