Увидев дыру в потолке офиса лаборатории физических наук Университета Висконсина в Мэдисоне в конце 1970-х, астрофизик Рон Рейнольдс впервые направил в небо специально построенный спектрометр и обнаружил ранее неизвестную особенность Млечного Пути.Куда бы он ни посмотрел в свой новый телескоп, Рейнольдс наблюдал слабое красное свечение ионизированного газообразного водорода.
Это было первое неопровержимое доказательство того, что огромные облака ионизированного водорода — атомы газообразного водорода, лишенные электронов — пронизывают пространство между звездами. «Никто не ожидал увидеть ионизированный водород в глуши», — сказал он в интервью 2004 года. «Он повсюду по небу, но он самый яркий в плоскости галактики».Основываясь на этих первых попытках выявить новую и в основном скрытую особенность нашей галактики, Рейнольдс и его коллеги, в том числе Мэтт Хаффнер, старший научный сотрудник астрономического отдела UW-Madison, разработали WHAM, спектрометр, способный обнаруживать слабый рассеянный свет. исходящий из пространства между звездами.
Прибор, поддерживаемый Национальным научным фондом и управляемый Институтом космических наук в Боулдере, штат Колорадо, почти непрерывно работал в течение последних 20 лет. Сначала он был на вершине Китт-Пик в Аризоне, а затем переместился на Серро-Тололо в Чили, где он наблюдал за небом Южного полушария около последнего десятилетия.
В прошлом месяце Хаффнер, взявший на себя руководство WHAM после ухода Рейнольдса на пенсию в 2005 году, и его коллеги выпустили самое глубокое и всестороннее на сегодняшний день исследование ионизированного водорода, пронизывающего Млечный Путь. Теперь известный астрофизикам как «слой Рейнольдса» в честь открывшего его ученого из UW-Мэдисона, объект, нанесенный на карту WHAM, показывает огромное количество ионизированного водорода — структуру диаметром 75 000 световых лет и толщиной 6000 световых лет. охватывает плоскость галактики и вращается вместе с ней.
«Это что-то вроде галактической атмосферы», — говорит Хаффнер. «Мы отслеживаем такое же излучение в видимой части спектра, которое дает начало ярким туманностям. Но на большей части галактики оно просто очень, очень слабое».
Ионизированный водород — один из ингредиентов супа элементов, из которых состоит то, что астрономы называют межзвездной средой, неоднородная смесь пыли и газа, которая существует между звездами. Обнаруженные там материалы являются частью большой истории галактической жизни и смерти, говорит Хаффнер, объясняя, что облака материалов, обнаруженные в межзвездном пространстве, происходят от мертвых и умирающих звезд и в конечном итоге будут переработаны в новые звезды и планеты.
По его словам, состав и динамика межзвездной среды могут показать, как галактика эволюционирует с течением времени.«Наша галактика — это люди среднего возраста», — говорит Хаффнер.
Средний возраст галактики означает, что она не претерпевает драматических изменений, которые обычно испытывают более старые или молодые галактики. «В таком устойчивом состоянии, как все работает?»Критическое понимание, полученное из WHAM, состоит в том, что некоторые звезды могут быть более крупными актерами, чем считалось ранее, оказывая свое влияние на больших расстояниях.
Ионизация водорода или любого другого элемента требует энергии, а звезды, как известно, ионизируют атомы в непосредственной близости от них.Одна из причин, по которой WHAM наблюдает так много ионизированного водорода в плоскости галактики, заключается в том, что там находится множество горячих звезд. По словам Хаффнера, астрофизиков озадачило то, как облака ионизированного водорода могут возникать в световых годах над плоскостью.«Чтобы мы видели это излучение повсюду, необходимо, чтобы газ был активно ионизирован», — говорит он. "Какие источники энергии поддерживают его работу?"
Хаффнер и другие ученые думают, что происходит то, что известно как звезды O-типа — очень большие, яркие и относительно недолговечные звезды размером от 15 до 90 масс Солнца, рожденные глубоко в плоскости Солнца. Галактика — каким-то образом способны ионизировать газ по всей галактике, вдали от звездных яслей в ее плоскости. Доказательство этой идеи было предоставлено данными WHAM, которые в 2003 году опровергли представление о том, что ионизированный водород в галактике встречается только в так называемых сферах Стромгрена, туманностях в непосредственной близости от звезд O-типа.WHAM может однажды предоставить достаточно данных, чтобы разгадать тайну того, как водород в межзвездных пустынях может быть ионизирован, вдали от звезд, которые, по мнению астрономов, ответственны за это.
Он продолжает свой обзор галактики каждую ясную безлунную ночь, шагая и собирая данные с 30-секундной экспозицией в широких квадрантах неба.Совсем недавно Хаффнер и его коллеги собирали данные из Магеллановых Облаков, двух меньших соседних галактик, видимых из Южного полушария.
По его словам, наличие данных о галактиках за пределами Млечного Пути может дать понимание загадок нашей собственной галактики.