Varm gas føder spiralarme af Mælkevejen

Et internationalt forskerhold, med betydelig deltagelse af astronomer fra Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), har fået vigtig indsigt i materialets oprindelse i Mælkevejens spiralarme, hvoraf nye stjerner i sidste ende dannes. Ved at analysere egenskaberne af det galaktiske magnetfelt, de var i stand til at vise, at det fortyndede såkaldte varmt ioniseret medium (WIM), hvori Mælkevejen er indlejret, kondenserer nær en spiralarm. Under gradvis afkøling, det tjener som en forsyning af det koldere materiale af gas og støv, der føder stjernedannelse.

Mælkevejen er en spiralgalakse, en skiveformet ø af stjerner i kosmos, hvor de fleste klare og unge stjerner samler sig i spiralarme. Der dannes de fra det tætte interstellare medium (ISM), som består af gas (især brint) og støv (mikroskopiske korn med høje mængder kulstof og silicium). For at nye stjerner kan dannes kontinuerligt, materiale skal konstant skylles ind i spiralarmene for at genopbygge forsyningen af ​​gas og støv.

En gruppe astronomer fra University of Calgary i Canada, Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) i Heidelberg og andre forskningsinstitutioner har nu været i stand til at vise, at forsyningen kommer fra en meget varmere del af ISM, som normalt omslutter hele Mælkevejen. WIM har en gennemsnitstemperatur på 10, 000 grader. Højenergistråling fra varme stjerner får brintgassen fra WIM til at blive stort set ioniseret. Resultaterne tyder på, at WIM kondenserer i et smalt område nær en spiralarm og gradvist strømmer ind i den, mens den afkøles.

Forskerne opdagede den tætte WIM ved at måle den såkaldte Faraday-rotation, en effekt opkaldt efter den engelske fysiker Michael Faraday. Dette indebærer ændring af orienteringen af ​​lineært polariserede radioemissioner, når de passerer gennem et plasma (ioniseret gas), der gennemløbes af et magnetfelt. Man taler om polariseret stråling, når det elektriske felt kun svinger i ét plan. Almindelig lys er ikke polariseret. Størrelsen af ​​ændringen i polarisation afhænger også af den observerede bølgelængde.

I nærværende undersøgelse, for nylig udgivet i The Astrophysical Journal Letters , astronomer var i stand til at detektere et usædvanligt stærkt signal i et ret iøjnefaldende område af Mælkevejen, som er placeret direkte på den side af Mælkevejens Skyttens arm, der vender ud mod det galaktiske center. Selve spiralarmen skiller sig ud i billeddataene på grund af stærke radioemissioner genereret af indlejrede varme stjerner og supernova-rester. Imidlertid, astronomerne fandt det stærkeste skift i polarisering uden for denne fremtrædende zone. De konkluderer heraf, at den øgede Faraday-rotation ikke stammer fra denne aktive del af spiralarmen. I stedet, det stammer fra kondenseret WIM, hvilken, ligesom magnetfeltet, tilhører en mindre tydelig komponent af spiralarmen.

Analysen er baseret på THOR-undersøgelsen (The HI/OH Recombination Line Survey of the Milky Way), som er blevet udført ved MPIA i flere år nu, og hvor et stort område af Mælkevejen er observeret ved flere radiobølgelængder. Polariserede radiokilder såsom fjerne kvasarer eller neutronstjerner tjener som "sonder" til at bestemme Faraday-rotationen. Dette giver astronomerne ikke kun mulighed for at opdage de ellers svære at måle magnetiske felter i Mælkevejen, men også at studere den varme gass struktur og egenskaber. "Vi var meget overraskede over det stærke signal i et ret roligt område af Mælkevejen, " siger Henrik Beuther fra MPIA, der leder THOR-projektet. "Disse resultater viser os, at der stadig er meget at blive opdaget i at studere strukturen og dynamikken i Mælkevejen."