En undersökning av joniserad vätgas i Vintergatan. Gasen, visas i rött, erkänns som en distinkt egenskap hos galaxen - Reynolds Layer - uppkallad efter den tidigare UW – Madison astrofysikern Ron Reynolds, som upptäckte det. Upphovsman:WHAM COLLABORATION, UW – MADISON, RUMSVETENSKapsinstitut och nationell vetenskapsstiftelse
Som mycket banbrytande vetenskap, Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) fick sin början som ett spännande projekt för en nyfiken ung forskare.
Såg ett hål i taket på ett kontor vid University of Wisconsin – Madisons Physical Sciences Laboratory i slutet av 1970 -talet, astrofysikern Ron Reynolds pekade en specialbyggd spektrometer uppåt för första gången och upptäckte ett tidigare okänt inslag i Vintergatan.
Överallt tittade han med sitt nya teleskop, Reynolds observerade det svaga röda skenet av joniserad vätgas. Det var det första hårda beviset på att stora moln av joniserat väte - vätgasatomer avskalade av elektroner - genomsyrar utrymmet mellan stjärnorna. "Ingen förväntade sig att se joniserat väte ute i mitten av ingenstans, "sa han i en intervju 2004." Det är över hela himlen, men det är ljusaste i galaxplanet. "
Bygga på de första ansträngningarna att reta upp en ny och mestadels dold egenskap i vår galax, Reynolds och hans kollegor, inklusive Matt Haffner, en senior forskare vid UW – Madisons astronomiavdelning, utvecklat WHAM, en spektrometer som kan upptäcka det svaga, diffust ljus från rummet mellan stjärnorna. Instrumentet, stöds av National Science Foundation och drivs av Space Science Institute i Boulder, Colorado, har varit i nästan kontinuerlig drift de senaste 20 åren. Det låg först ovanpå Kitt Peak i Arizona och flyttades sedan till Cerro Tololo i Chile, där den har observerat den södra halvklotets himmel under det senaste decenniet.
Den senaste månaden, Haffner, som antog WHAMs riktning vid Reynolds pensionering 2005, och hans kollegor släppte det djupaste, hittills mest omfattande undersökning av det joniserade väte som genomsyrar Vintergatan. Nu känd för astrofysiker som "Reynolds -skiktet" efter UW -Madison -forskaren som upptäckte det, funktionen som kartlagts av WHAM visar en massiv mängd joniserat väte - en struktur 75, 000 ljusår i diameter och 6, 000 ljusår tjocka - som både omsluter galaxplanet och roterar i takt med det.
Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) vid Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. WHAM har varit en astronomisk arbetshäst, kartlägga en viktig ingrediens i Vintergatans interstellära soppa av damm och gas i två decennier - först ovanpå Kitt Peak, Arizona, och under det senaste decenniet i Andesbergen. Upphovsman:L.M. HAFFNER
"Det är ungefär som en galaktisk atmosfär, "säger Haffner." Vi spårar samma typ av utsläpp i den synliga delen av spektrumet som ger upphov till ljusa nebulosor. Men över stora delar av galaxen, det är bara väldigt, väldigt svagt. "
Joniserat väte är en ingrediens i soppan av grundämnen som utgör vad astronomer kallar det interstellära mediet, den fläckiga blandningen av damm och gas som finns mellan stjärnorna. Materialen som finns där är en del av den stora historien om galaktiskt liv och död, säger Haffner, förklarar att materialmolnen som finns i interstellära rymden kommer från döda och döende stjärnor och i slutändan kommer att återvinnas till nya stjärnor och planeter.
Sammansättningen och dynamiken i det interstellära mediet, han säger, kan avslöja hur en galax utvecklas med tiden.
"Vår galax är medelålders, "Haffner säger. Medeltiden för en galax betyder att den inte går igenom de dramatiska förändringar som vanligtvis uppstår av äldre eller yngre galaxer." I den typen av steady state, hur fungerar allt? "
En kritisk insikt från WHAM är att vissa stjärnor kan vara större aktörer än man tidigare trott, utöva sitt inflytande på större avstånd. Joniserande väte eller något annat element kräver energi, och stjärnor är kända för att jonisera atomer i deras närmaste grannskap.
Infraröd bild från NASA:s rymdteleskop Spitzer visar hundratusentals stjärnor trängda i Vintergatans virvlande kärna. Upphovsman:NASA FOTO
En anledning till att WHAM observerar så mycket joniserat väte i galaxplanet är att det finns många heta stjärnor där. Vad förbryllade astrofysiker, Haffner säger, är hur moln av joniserat väte kan uppstå ljusår ovanför planet.
"För att vi ska se detta utsläpp överallt, gasen måste joniseras aktivt, "säger han." Vilka energikällor håller det igång? "
Vad Haffner och andra forskare tror händer är att det som kallas stjärnor av O-typ-mycket stort, ljusa och relativt kortlivade stjärnor varierande i storlek från 15 till 90 gånger solens massa och födda djupt i galaxplanet-kan på något sätt jonisera gas över galaxen, långt från stjärnkammarna i sitt plan. Bevis för denna idé levererades av WHAM -data, som 2003 störtade tanken att joniserat väte i galaxen endast inträffade i så kallade Strömgren Spheres, nebulosor i omedelbar närhet av stjärnor av O-typ.
WHAM kan en dag ge tillräckligt med data för att avslöja mysteriet om hur väte i interstellära öknar kan joniseras, långt ifrån stjärnorna tror astronomer är ansvariga. Den fortsätter sin undersökning av galaxen vid varje klar, månlös natt, steg och samla in data i 30 sekunders exponeringar över stora kvadranter av himlen.
På senare tid, Haffner och hans kollegor har samlat in data från Magellanic Clouds, två mindre närliggande galaxer synliga från södra halvklotet. Med data från galaxer bortom Vintergatan, han säger, kan mycket väl ge insikt i pussel i vår egen galax.
