Turbulente Strömungen bieten mögliche Erklärung für inner- und intergalaktische Magnetfelder

Magnetfelder

Heidelberg/Hamburg - In und zwischen Galaxien befinden sich Magnetfelder, die sich mit Radio-Teleskopen beobachten lassen. Wie diese Magnetfelder entstanden sind, ist bisher jedoch wenig bekannt. Die Arbeit eines internationalen Teams von Astrophysikern liefert jetzt neue Hinweise: Laut den Simulationen der Forscher werden anfänglich schwache Magnetfelder, wie sie bereits im frühen Universum vorhanden waren, durch Turbulenzen verstärkt. So bildeten sich wahrscheinlich schon kurz nach dem Urknall starke Magnetfelder, die dafür verantwortlich sein könnten, dass im frühen Universum bevorzugt Sterne mit großer Masse entstanden sind.

Die Forscher der Universitäten Heidelberg, Hamburg und Göttingen sowie der französischen Ecole Normale Supérieure in Lyon nutzten für ihre Arbeit dreidimensionale Computersimulationen, die mit mehr als 32.000 Prozessoren parallel berechnet wurden. Die Computersimulationen zeigen, wie Magnetfeldlinien durch turbulente Strömungen gedehnt, verbogen und zusammengefaltet werden und sich dadurch verstärken. Die dazu erforderliche Energie wird der Turbulenz entzogen und fließt in das Magnetfeld. "Das Wechselspiel von turbulenter Energie und Magnetfeld führt dazu, dass aus einem anfangs schwachen ein so starkes Magnetfeld wird, dass es die dynamischen Eigenschaften der Materie verändern kann", erläutert Christoph Federrath von der Universität Heidelberg. "Dieser physikalische Prozess ähnelt dem Erzeugen von elektromagnetischer Energie in einem Fahrrad-Dynamo und wird deshalb auch als 'turbulenter Dynamo' bezeichnet."

"Die Rolle der Magnetfelder im Universum wurde bisher falsch eingeschätzt. Man hielt sie für zu komplex oder für viel zu schwach", sagt Robi Banerjee von der Hamburger Sternwarte. Die Wissenschaftler erhoffen sich von ihren Untersuchungen weitere Aufschlüsse über die Eigenschaften der ersten Sterne und Galaxien.