Cosmic rays and the magnetic field in the nearby starburst galaxy NGC 253

  • The transport of cosmic rays (CR's) in large-scale magnetic fields can be best investigated in edge-on galaxies with radio continuum observations including polarization. I observed the nearby starburst galaxy NGC 253 which hosts one of the brightest known radio halos with the Effelsberg 100-m telescope and the VLA interferometer. The vertical emission profiles follow closely a two-component exponential distribution where the scaleheight is a linear function of the synchrotron lifetime of the CR electrons. This requires a convection dominated CR transport from the disk into the halo while the CR's lose their energy due to synchrotron radiation the so-called CR aging. The interaction of the "disk-wind" with the magnetic field explains the "X"-shaped magnetic field structure centered on the nucleus where the ordered magnetic field is amplified by compression in the boundaries of the expanding superbubbles of hot gas.
  • Der Transport der Kosmischen Strahlung (KS) in großskaligen Magnetfeldern kann am besten in (Kantenlagen-) Galaxien mit Radio-Kontinuumsbeobachtungen einschließlich Polarisation untersucht werden. Ich habe die nahe Sternentstehungsgalaxie NGC 253, die einen der hellsten bekannten Radiohalos besitzt, mit dem Effelsberg 100-m Teleskop und dem VLA Interferometer beobachtet. Die vertikalen Emissionsprofile folgen einer Zwei-Komponenten Exponentialverteilung wobei die Skalenhöhe eine lineare Funktion der Synchrotronlebensdauer der KS-Elektronen ist. Dies erfordert einen konvektionsdominierten Transport der KS von der Scheibe in den Halo während die KS ihre Energie durch Synchrotronstrahlung verliert die sogenannte Alterung der KS. Die Wechselwirkung des "Scheiben-Windes" mit dem Magnetfeld erklärt die "X"-förmige Magnetfeldstruktur zentriert auf den Kern wobei das großskalige Magnetfeld durch Kompression in den Rändern der expandierenden Superblasen aus heißem Gas verstärkt wird.

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Metadaten
Author:Volker HeesenGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-22793
Referee:Ralf-Jürgen DettmarORCiDGND, Reinhard SchlickeiserORCiDGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2008/08/06
Date of first Publication:2008/08/06
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Physik und Astronomie
Date of final exam:2008/02/08
Creating Corporation:Fakultät für Physik und Astronomie
GND-Keyword:Hochenergieastronomie; Extragalaktisches Magnetfeld; Radioastronomie; Plasmaphysik; Interstellare Materie
Institutes/Facilities:Astronomisches Institut
Dewey Decimal Classification:Naturwissenschaften und Mathematik / Astronomie, Kartographie, Geodäsie
faculties:Fakultät für Physik und Astronomie
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