Ett internationellt forskarlag, med betydande deltagande av astronomer från Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), har fått viktiga insikter om ursprunget till materialet i Vintergatans spiralarmar, från vilka nya stjärnor slutligen bildas. Genom att analysera egenskaperna hos det galaktiska magnetfältet, de kunde visa att det utspädda så kallade varmjoniserade mediet (WIM), där Vintergatan är inbäddad, kondenserar nära en spiralarm. Medan den gradvis svalnar, den tjänar som tillförsel av det kallare materialet av gas och damm som matar stjärnbildningen.

Vintergatan är en spiralgalax, en skivformad ö av stjärnor i kosmos, där de flesta ljusa och unga stjärnor samlas i spiralarmar. Där bildas de från det täta interstellära mediet (ISM), som består av gas (särskilt väte) och damm (mikroskopiska korn med stora mängder kol och kisel). För att nya stjärnor ska kunna bildas kontinuerligt, material måste ständigt spolas in i spiralarmarna för att fylla på tillförseln av gas och damm.

En grupp astronomer från University of Calgary i Kanada, Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) i Heidelberg och andra forskningsinstitutioner har nu kunnat visa att utbudet kommer från en mycket hetare komponent av ISM, som vanligtvis omsluter hela Vintergatan. WIM har en medeltemperatur på 10, 000 grader. Högenergistrålning från heta stjärnor gör att vätgasen från WIM till stor del joniseras. Resultaten tyder på att WIM kondenserar i ett smalt område nära en spiralarm och gradvis flyter in i den under kylning.

Forskarna upptäckte den täta WIM genom att mäta den så kallade Faraday-rotationen, en effekt uppkallad efter den engelske fysikern Michael Faraday. Detta innebär att man ändrar orienteringen av linjärt polariserade radioemissioner när de passerar genom en plasma (joniserad gas) som passeras av ett magnetfält. Man talar om polariserad strålning när det elektriska fältet svänger i endast ett plan. Vanligt ljus är inte polariserat. Storleken på förändringen i polarisation beror också på den observerade våglängden.

I föreliggande studie, nyligen publicerad i The Astrophysical Journal Letters , astronomer kunde upptäcka en ovanligt stark signal i ett ganska oansenligt område av Vintergatan, som ligger direkt på sidan av Vintergatans Skyttens arm som vetter mot Galaktiskt centrum. Själva spiralarmen sticker ut i bilddatan på grund av starka radioemissioner som genereras av inbäddade heta stjärnor och supernovarester. Dock, astronomerna fann den starkaste polariseringsförskjutningen utanför denna framträdande zon. De drar slutsatsen av detta att den ökade Faraday-rotationen inte har sitt ursprung i denna aktiva del av spiralarmen. Istället, det härstammar från kondenserad WIM, som, som magnetfältet, tillhör en mindre uppenbar komponent i spiralarmen.

Analysen är baserad på THOR-undersökningen (The HI/OH Recombination Line Survey of the Milky Way), som har bedrivits vid MPIA i flera år nu och där ett stort område av Vintergatan observeras vid flera radiovåglängder. Polariserade radiokällor såsom avlägsna kvasarer eller neutronstjärnor fungerar som "sonder" för att bestämma Faraday-rotationen. Detta gör att astronomer inte bara kan upptäcka de annars svåra att mäta magnetfält i Vintergatan, men också att studera den heta gasens struktur och egenskaper. "Vi blev mycket förvånade över den starka signalen i ett ganska lugnt område av Vintergatan, säger Henrik Beuther från MPIA, som leder THOR-projektet. "Dessa resultat visar oss att det fortfarande finns mycket att upptäcka när vi studerar Vintergatans struktur och dynamik."