Al igual que una gran cantidad de ciencia pionera, el Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) tuvo su comienzo como el ajustado proyecto de un curioso joven investigador.
Al ver un agujero en el techo de una oficina en el Laboratorio de Ciencias Físicas de la Universidad de Wisconsin-Madison a finales de la década de 1970, el astrofísico Ron Reynolds apuntó por primera vez un espectrómetro especialmente construido hacia el cielo y descubrió una característica previamente desconocida de la Vía Láctea.
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"Al igual que una gran cantidad de la ciencia pionera, el Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) tuvo su comienzo como el ajustado proyecto de un curioso joven investigador.
Al ver un agujero en el techo de una oficina en el Laboratorio de Ciencias Físicas de la Universidad de Wisconsin-Madison a finales de la década de 1970, el astrofísico Ron Reynolds apuntó por primera vez un espectrómetro especialmente construido hacia el cielo y descubrió una característica previamente desconocida de la Vía Láctea.
Por todas partes que miraba con su nuevo telescopio, Reynolds observó el tenue resplandor rojo del gas de hidrógeno ionizado. Fue la primera prueba sólida de que vastas nubes de átomos de hidrógeno inizado - átomos de gas hidrógeno despojados de electrones - impregnan el espacio entre las estrellas. "Nadie esperaba ver el hidrógeno ionizado en medio de la nada", dijo en una entrevista en 2004. "Está en todo el cielo, pero es más brillante en el plano de la galaxia".
Reynolds y sus colegas, incluyendo a Matt Haffner, un científico mayor en el departamento de la astronomía de UW-Madison, desarrollaron WHAM, un espectrómetro capaz de detectar la luz débil, difusa que emana del espacio entre las estrellas. El instrumento, apoyado por la National Science Foundation y operado por el Space Science Institute en Boulder, Colorado, ha estado operando casi continuamente durante los últimos 20 años. Estuvo primero en la cima de Kitt Peak en Arizona y luego se trasladó a Cerro Tololo en Chile, donde ha estado observando el cielo del hemisferio sur durante casi toda la última década.
El mes pasado, Haffner, quien asumió la dirección de WHAM en el retiro de Reynolds en 2005, y sus colegas publicaron el estudio más profundo y exhaustivo hasta la fecha del hidrógeno ionizado que impregna la Vía Láctea. Ahora conocido por los astrofísicos como la "capa de Reynolds", después de que el científico de UW-Madison lo descubriera, la característica rastreada por WHAM muestra una cantidad masiva de hidrógeno ionizado -una estructura de 75.000 años luz de diámetro y 6.000 años luz ancho- que a la vez envuelve plano de la galaxia y gira junto con ella.
"Es como una atmósfera galáctica", dice Haffner. "Estamos siguiendo el mismo tipo de emisión en la parte visible del espectro que da lugar a nebulosas brillantes. Pero en gran parte de la galaxia, es muy, muy débil. "
El hidrógeno ionizado es un ingrediente en la sopa de elementos que conforman lo que los astrónomos llaman el medio interestelar, la mezcla desigual de polvo y gas que existe entre las estrellas. Los materiales encontrados allí son parte de la gran historia de la vida y muerte galácticas, explica Haffner, explicando que las nubes de materiales encontrados en el espacio interestelar provienen de estrellas muertas y moribundas y, en última instancia, serán recicladas en nuevas estrellas y planetas.
La composición y dinámica del medio interestelar, dice, puede revelar cómo una galaxia evoluciona con el tiempo.
"Nuestra galaxia es de mediana edad", dice Haffner. La edad media para una galaxia significa que no está pasando por los cambios dramáticos típicamente experimentados por galaxias más viejas o más jóvenes. "En ese tipo de estado estacionario, ¿cómo funciona todo?"
Un descubrimiento crítico derivado de WHAM es que algunas estrellas pueden ser actores más grandes de lo que se creía anteriormente, ejerciendo su influencia a mayores distancias. La inonización del hidrógeno o cualquier otro elemento requiere energía, y se sabe que las estrellas ionizan átomos en sus vecindades inmediatas.
Una razón por la que WHAM observa tanto hidrógeno ionizado en el plano de la galaxia es que hay muchas estrellas calientes que residen allí. Lo que confunde a los astrofísicos, según Haffner, es cómo las nubes de hidrógeno ionizado pueden ocurrir años luz por encima del plano.
"Para que podamos ver esta emisión en todas partes, el gas tiene que ser activamente ionizado", dice. "¿Cuáles son las fuentes de energía que lo mantienen funcionando?"
Lo que Haffner y otros científicos piensan que está ocurriendo es que lo que se conoce como estrellas tipo O - estrellas muy grandes, brillantes y de vida relativamente corta que varían en tamaño de 15 a 90 veces la masa del sol y nacen en lo más profundo del plano de galáctico - son de alguna manera capaces de ionizar el gas a través de la galaxia, lejos de los viveros estelares en su plano. La evidencia de esta idea fue suministrada por los datos de WHAM, que en 2003 derrocó la noción de que el hidrógeno ionizado en la galaxia se producía sólo en lo que se conoce como esferas Strömgren, nebulosas en la vecindad inmediata de las estrellas de tipo O.
WHAM puede proporcionar un día suficientes datos para desentrañar el misterio de cómo puede ser ionizado el hidrógeno en los desiertos interestelares, lejos de las estrellas que los astrónomos creen que son responsables. Continúa su estudio de la galaxia en cada noche clara y sin luna, recopilando datos en exposiciones de 30 segundos a través de amplios cuadrantes del cielo.
Más recientemente, Haffner y sus colegas han estado recolectando datos de las Nubes de Magallanes, dos galaxias vecinas más pequeñas visibles desde el hemisferio sur. Tener datos de galaxias más allá de la Vía Láctea, dice, puede proporcionar una visión de los rompecabezas de nuestra propia galaxia."