Radiokarte der Andromeda-Galaxie

Die Andromeda-Galaxie (auch bekannt unter ihrer Katalognummer "M31") ist ein Sternsystem aus vielen Hundert Milliarden Sternen, ähnlich unserer eigenen Milchstraße. Mit "nur" 2 Millionen Lichtjahren Entfernung ist M31 die nächste Spiralgalaxie. Am Himmel nimmt sie einen Winkel von fast 3 Grad ein. Mit bloßem Auge ist aber selbst bei klarem Himmel nur der innere Teil erkennbar. M31 ist das ideale Objekt zur Untersuchung galaktischer Radiostrahlung und hilft uns, unser eigenes Sternsystem besser zu verstehen.

Die Radiostrahlung von M31 stammt vor allem aus einem "Ring" in rund 30 000 Lichtjahren Abstand vom Zentrum. Dort sitzen die Überreste von Supernova-Explosionen, die Quellen der "Kosmischen Strahlung" (das sind fast lichtschnelle geladene Teilchen). Das Magnetfeld in diesem Ring wird durch einen gigantischen Dynamo aufgebaut, gespeist aus der Energie der Rotation der Galaxie. Die Elektronen der Kosmischen Strahlung laufen auf Spiralbahnen um die Magnetfeldlinien und senden dabei Radiostrahlung aus. Die Radiokarte zeigt uns also die Verteilung der Magnetfelder und der Kosmischen Strahlung.

Bereits im Jahr 1974 wurde M31 zum ersten Mal mit dem 100-m-Teleskop Effelsberg bei 11cm Wellenlänge beobachtet. Dabei war die Auflösung mit etwa 5 Bogenminuten noch unbefriedigend. Schärfere Bilder erfordern Beobachtungen bei kürzeren Wellenlängen, bei denen jedoch die Radiostrahlung immer schwächer wird und die Bewölkung immer stärker stört.

Eine wesentlich verbesserte Kartierung von M31 wurde mit dem 1996 in Betrieb genommenen 6cm-Empfänger durchgeführt. Dank moderner HEMT-Transistoren konnte dabei eine höhere Empfindlichkeit des Empfängers erreicht werden. Zwei Hornantennen in der Brennebene erlauben es, Störungen durch vorbeiziehende Wolken durch Differenzbildung zu beseitigen: Eine Wolke wird von beiden Hornantennen praktisch gleichzeitig "gesehen", die Galaxie aber nur von einer Hornantenne.

Ende August 1996 konnten wir in nur 25 Stunden Beobachtungszeit die bisher empfindlichste Radiokarte der Andromeda-Galaxie fertigstellen. Dabei wurde ein Gebiet von 2.5 x 1.2 Grad am Himmel zwölfmal streifenweise abgetastet und im Computer zu einem Bild zusammengesetzt. Die Winkelauflösung von 3 Bogenminuten entspricht etwa 2000 Lichtjahren in M31. Die Farben geben unterschiedliche Intensitäten wieder: Blau für geringe, Rot für die stärkste Radiostrahlung. Die schwächste noch nachgewiesene Strahlung entspricht einer Leistung von nur einem Millionstel Nanowatt (10^-15 Watt)!

Die kreisrunden Objekte in der Abbildung sind keine Sterne, sondern Quasare in sehr großer Entfernung, die nichts mit M31 zu tun haben. In der Karte erscheinen sie durch die begrenzte Winkelauflösung des Radioteleskops stark "verschmiert", in Wirklichkeit sind sie nur wenige Bogensekunden groß. Im "Ring" von M31 gibt es viele helle Gebiete, zum größten Teil Magnetfeld-Konzentrationen, die auf Gebiete aktiver Sternentstehung hinweisen. Auch das Kerngebiet von M31 ist eine Quelle starker Radiostrahlung, vermutlich angeregt durch Explosionsvorgänge in der Nähe des Zentrums, die wir jetzt genauer untersuchen können.

ur 3/2013