Investigations of Faraday Rotation Maps of Extended Radio Sources in order to determine Cluster Magnetic Field Properties

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von Magnetfeldern im
intergalaktischen Gas von Galaxienhaufen mittels
Faradayrotationskarten extragalaktischer Radioquellen, die in oder
hinter einem Galaxienhaufen lokalisiert sind. Faradayrotation
entsteht, wenn linear polarisierte Strahlung einer solchen Quelle
durch ein magnetisiertes Medium propagiert und dabei dessen
Polarisationsebene rotiert wird. Multifrequenzbeobachtungen
erlauben die Konstruktion von Faradayrotationskarten. Die
statistische Charakterisierung und Analyse dieser Karten erlaubt
es, Eigenschaften der Magnetfelder, welche mit dem Plasma in
Galaxienhaufen in Verbindung stehen, zu bestimmen. Es wurde
untersucht, ob es einen Beweis dafuer gibt, dass die
Faradayrotation im quellennahen Material erzeugt wird oder im
magnetisierten Plasma der Galaxienhaufen. Dazu wurden zwei
statistische Masse zur Charakterisierung der Daten eingefuehrt.
Beide Masse sind ausserdem wertvolle Indikatoren fuer moegliche
Probleme bei der Berechnung von Magetfeldeigenschaften auf der
Basis von Faradayrotationsmessungen. Die Masse wurden auf
Faradayrotationsmessungen von ausgedehnten Radioquellen angewandt.
Es konnten keine Hinweise auf quellennahe Enstehungsorte der
Faradyrotation gefunden werden. Aufgrund von davon unabhaengigen
Beweisen, wurde festgestellt, dass die Magnetfelder, welche die
Faradayrotation verursachen, mit dem Plasma in Galaxienhaufen in
Zusammenhang stehen sollten.Eine statistische Analyse von
Faradayrotationsmessungen mittels Autokorrelationsfunktionen und
aequivalent dazu Energiespektren wurde entwickelt um
Magnetfeldstaerken und -korrelationslaengen zu bestimmen. Diese
Analyse stuetzt sich auf die Annahme, dass die Magnetfelder
statistisch isotrop im Faradayrotationsgebiet verteilt sind. Sie
benutzt eine sogenannte Fensterfunktion, die das Probenvolumen
beschreibt, in welchem Magnetfelder detektierbar sind. Die
Faradayrotationskarten von drei ausgedehnten Radioquellen (d.h.
3C75 in Abell 400, 3C465 in 2634 und Hydra A in Abell 780) wurden
mittels dieser Methode neu ausgewertet und dabei Magnetfeldstaerken
von 1 bis 10 muGauss fuer diese drei Galaxienhaufen abgeleitet.Die
Messung von magnetischen Energiespektren erfordert
Faradayrotationskarten hoechster Guete. Um Artefakte durch die
Datenreduktion zu vermeiden, wurde ein neuer Algorithmus -- Pacman
-- zur Berechnung von Faradayrotationskarten entwickelt.
Verschiedene statistische Tests zeigen, dass dieser Algorithmus
stabil ist und zuverlaessige Faradayrotationswerte berechnet. Zur
genauen Messung von magnetischen Energiespektren aus den Pacman
Karten wurde ein Maximum-Likelihood-Schaetzer, der auf der zuvor
eingefuehrten Theorie beruht. Diese neue Methode erlaubt erstmals,
die statistische Unsicherheit des Ergebnisses anzugeben. Des
weiteren beruecksichtigt diese Methode das begrenzte Probenvolumen
und macht die verlaessliche Bestimmung von Energiespektren
moeglich. Diese Maximum-likelihood Methode wurde auf Pacman
Faradayrotationskarten von Hydra A angewandt. Beruecksichtigt man
die Ungewissheit ueber die exakte Probengeometrie des
Faradaygebietes, erhaelt man eine Magnetfeldstaerke von 7 +/- 2
muGauss. Das berechnete Energiespektrum folgt einem Kolmogorov
aehnlichem Energiespektrum ueber wenigstens eine Groesseenordnung.
Die magnetische Energie ist auf einer dominanten Skale von
ungefaehr 3 kpc konzentriert.