D8 Astronomische Polarimetrie

Thema

Die Polarisation von Licht liefert Informationen, die Photometrie und Spektroskopie allein nicht erfassen können.

Interstellarer Staub polarisiert, wenn er durch ein großräumiges Magnetfeld ausgerichtet wird, das Licht von Hintergrundsternen, die ihn durchdringen. Diese Polarisation offenbart somit die Orientierung des galaktischen Magnetfelds, das die Ausrichtung bewirkt hat.

Die Synchrotronstrahlung, die von den Jets aktiver Galaxienkerne und Pulsaren erzeugt wird, ist ihrerseits intrinsisch polarisiert, ebenso wie bestimmte Muster in der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung. Würden diese Muster eindeutig nachgewiesen, könnten sie die Existenz primordialer Gravitationswellen belegen.

Der Polarisationsgrad und der Polarisationswinkel des empfangenen Lichts werden aus dem vollständigen Satz von Parametern bestimmt, die den Polarisationszustand dieses Lichts beschreiben.

Die Faraday-Rotation – die Drehung der Polarisationsebene einer Radiowelle beim Durchgang durch ein magnetisiertes Plasma – nimmt sowohl mit der Elektronendichte als auch mit der Magnetfeldstärke entlang der Sichtlinie und zudem mit dem Quadrat der beobachteten Wellenlänge zu. Die Messung dieser Rotation bei verschiedenen Wellenlängen ermöglicht es uns, das sie erzeugende Magnetfeld zu rekonstruieren. Von den durch die Polarisation gewonnenen zusätzlichen Informationen, mit denen diese Arbeit beginnt, bis hin zur Rekonstruktion des Magnetfelds am Ende – einschließlich ausgerichteten interstellaren Staubs und intrinsisch polarisierter Synchrotronstrahlung – macht die Lichtpolarisation somit eine ganze Dimension astronomischer Information sichtbar, die Photometrie und Spektroskopie allein völlig unsichtbar lassen.

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