Att ta reda på hur mycket energi som genomsyrar mitten av Vintergatan - en upptäckt som rapporterades i 3 juli-upplagan av tidskriften Vetenskapens framsteg — skulle kunna ge nya ledtrådar till den grundläggande källan till vår galax kraft, sa L. Matthew Haffner från Embry-Riddle Aeronautical University.

Vintergatans kärna trummar med väte som har joniserats, eller tas bort från dess elektroner så att den får hög energi, sa Haffner, biträdande professor i fysik och astronomi vid Embry-Riddle och medförfattare till Vetenskapens framsteg papper. "Utan en pågående energikälla, fria elektroner hittar vanligtvis varandra och rekombinerar för att återgå till ett neutralt tillstånd på relativt kort tid, ", förklarade han. "Att kunna se joniserad gas på nya sätt borde hjälpa oss att upptäcka de typer av källor som kan vara ansvariga för att hålla all den gasen strömsatt."

University of Wisconsin-Madison doktorand Dhanesh Krishnarao ("DK"), huvudförfattare till Vetenskapens framsteg papper, samarbetade med Haffner och UW-Whitewater Professor Bob Benjamin – en ledande expert på strukturen av stjärnor och gas i Vintergatan. Innan han började på Embry-Riddle 2018, Haffner arbetade som forskare i 20 år vid UW, och han fortsätter att fungera som huvudutredare för Wisconsin H-Alpha Mapper, eller WHAM, ett teleskop baserat i Chile som användes för lagets senaste studie.

För att bestämma mängden energi eller strålning i mitten av Vintergatan, forskarna var tvungna att titta genom ett slags trasigt dammskydd. Packad med mer än 200 miljarder stjärnor, Vintergatan har också mörka fläckar av interstellärt damm och gas. Benjamin tittade på två decenniers WHAM-data när han såg en vetenskaplig röd flagga – en märklig form som sticker ut ur Vintergatans mörker, dammigt centrum. Det konstiga var joniserad vätgas, som ser rött ut när det fångas genom det känsliga WHAM-teleskopet, och den rörde sig i riktning mot jorden.

Funktionens position – känd för forskare som den "lutade skivan" eftersom den ser lutad ut jämfört med resten av Vintergatan – kunde inte förklaras av kända fysiska fenomen som galaktisk rotation. Teamet hade en sällsynt möjlighet att studera den utskjutande lutande skivan, befriad från sitt vanliga fläckiga dammskydd, genom att använda optiskt ljus. Vanligtvis, den lutande skivan måste studeras med infraröd eller radioljusteknik, som gör det möjligt för forskare att göra observationer genom dammet, men begränsa deras förmåga att lära sig mer om joniserad gas.

"Att kunna göra dessa mätningar i optiskt ljus gjorde det möjligt för oss att jämföra Vintergatans kärna med andra galaxer mycket lättare, ", sade Haffner. "Många tidigare studier har mätt kvantiteten och kvaliteten på joniserad gas från centrum av tusentals spiralgalaxer i hela universum. För första gången, vi kunde direkt jämföra mätningar från vår galax med den stora populationen."

Krishnarao utnyttjade en befintlig modell för att försöka förutsäga hur mycket joniserad gas som skulle finnas i det emitterande området som hade fångat Benjamins blick. Rådata från WHAM-teleskopet gjorde det möjligt för honom att förfina sina förutsägelser tills teamet hade en korrekt 3D-bild av strukturen. Att jämföra andra färger av synligt ljus från väte, kväve och syre i strukturen gav forskarna ytterligare ledtrådar till dess sammansättning och egenskaper.

Minst 48 procent av vätgasen i den lutande skivan i mitten av Vintergatan har joniserats av en okänd källa, laget rapporterade. "Vintergatan kan nu användas för att bättre förstå dess natur, " sa Krishnarao.

Den gasformiga, joniserad struktur förändras när den rör sig bort från Vintergatans centrum, rapporterade forskare. Tidigare, forskare visste bara om den neutrala (icke-joniserade) gasen som finns i den regionen.

"Nära Vintergatans kärna, "Krishnarao förklarade, "gas joniseras av nybildade stjärnor, men när du rör dig längre bort från centrum, saker blir mer extrema, och gasen blir lik en klass av galaxer som kallas LINERs, eller regioner med låg jonisering (kärnkraftsutsläpp).

Strukturen verkade röra sig mot jorden eftersom den befann sig i en elliptisk bana inuti Vintergatans spiralarmar, hittade forskare.

Galaxer av LINER-typ som Vintergatan utgör ungefär en tredjedel av alla galaxer. De har centra med mer strålning än galaxer som bara bildar nya stjärnor, ändå mindre strålning än de vars supermassiva svarta hål aktivt förbrukar en enorm mängd material.

"Innan denna upptäckt av WHAM, Andromedagalaxen var den närmaste LINER-spiralen för oss, ", sa Haffner. "Men det är fortfarande miljoner ljusår bort. Med Vintergatans kärna bara tiotusentals ljusår bort, vi kan nu studera en LINER-region mer i detalj. Att studera denna utökade joniserade gas borde hjälpa oss att lära oss mer om den nuvarande och tidigare miljön i mitten av vår galax."

Nästa, forskare kommer att behöva ta reda på källan till energin i mitten av Vintergatan. Being able to categorize the galaxy based on its level of radiation was an important first step toward that goal.

Now that Haffner has joined Embry-Riddle's growing Astronomy &Astrophysics program, he and his colleague Edwin Mierkiewicz, docent i fysik, have big plans. "In the next few years, we hope to build WHAM's successor, which would give us a sharper view of the gas we study, " Haffner said. "Right now our map `pixels' are twice the size of the full moon. WHAM has been a great tool for producing the first all-sky survey of this gas, but we're hungry for more details now."

In separate research, Haffner and his colleagues earlier this month reported the first-ever visible-light measurements of "Fermi Bubbles"—mysterious plumes of light that bulge from the center of the Milky Way. That work was presented at the American Astronomical Society.