Comme beaucoup de science pionnière, le Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) a débuté en tant que projet restreint d'un jeune chercheur curieux.

Sciant un trou dans le plafond d'un bureau du laboratoire de sciences physiques de l'Université du Wisconsin-Madison à la fin des années 1970, L'astrophysicien Ron Reynolds a pointé un spectromètre spécialement conçu vers le ciel pour la première fois et a découvert une caractéristique jusque-là inconnue de la Voie lactée.

Partout où il regardait avec son nouveau télescope, Reynolds a observé la faible lueur rouge de l'hydrogène gazeux ionisé. C'était la première preuve tangible que de vastes nuages ​​d'hydrogène ionisé - des atomes d'hydrogène gazeux dépourvus d'électrons - imprègnent l'espace entre les étoiles. "Personne ne s'attendait à voir de l'hydrogène ionisé au milieu de nulle part, " a-t-il déclaré dans une interview en 2004. " C'est partout dans le ciel, mais c'est dans le plan de la galaxie qu'il est le plus brillant."

S'appuyant sur ces premiers efforts pour découvrir une nouvelle caractéristique principalement cachée de notre galaxie, Reynolds et ses collègues, dont Matt Haffner, un scientifique principal au département d'astronomie de l'UW-Madison, développé WHAM, un spectromètre capable de détecter le faible, lumière diffuse émanant de l'espace entre les étoiles. L'instrument, soutenu par la National Science Foundation et exploité par le Space Science Institute de Boulder, Colorado, a fonctionné presque en continu au cours des 20 dernières années. Il a d'abord été au sommet de Kitt Peak en Arizona, puis a été transféré à Cerro Tololo au Chili, où il observe le ciel de l'hémisphère sud depuis une dizaine d'années.

Le mois dernier, Haffner, qui a pris la direction de WHAM à la retraite de Reynolds en 2005, et ses collègues ont libéré le plus profond, l'enquête la plus complète à ce jour sur l'hydrogène ionisé qui imprègne la Voie lactée. Maintenant connue des astrophysiciens sous le nom de « couche Reynolds » d'après le scientifique de l'UW-Madison qui l'a découverte, la caractéristique cartographiée par WHAM montre une quantité massive d'hydrogène ionisé - une structure 75, 000 années-lumière de diamètre et 6, 000 années-lumière d'épaisseur - qui à la fois enveloppe le plan de la galaxie et tourne avec lui.

"C'est un peu comme une atmosphère galactique, " dit Haffner. "Nous traçons le même type d'émission dans la partie visible du spectre qui donne naissance à des nébuleuses brillantes. Mais sur une grande partie de la galaxie, c'est juste très, très faible."

L'hydrogène ionisé est un ingrédient de la soupe d'éléments qui composent ce que les astronomes appellent le milieu interstellaire, le mélange inégal de poussière et de gaz qui existe entre les étoiles. Les matériaux trouvés là-bas font partie de la grande histoire de la vie et de la mort galactiques, dit Haffner, expliquant que les nuages ​​de matériaux trouvés dans l'espace interstellaire proviennent d'étoiles mortes et mourantes et seront finalement recyclés en de nouvelles étoiles et planètes.

La composition et la dynamique du milieu interstellaire, il dit, peut révéler comment une galaxie évolue au fil du temps.

"Notre galaxie est d'âge moyen, ", dit Haffner. L'âge moyen pour une galaxie signifie qu'elle ne subit pas les changements dramatiques généralement rencontrés par les galaxies plus anciennes ou plus jeunes. "Dans ce genre d'état stable, comment ça marche ?"

Un aperçu critique dérivé de WHAM est que certaines stars peuvent être des acteurs plus importants qu'on ne le croyait auparavant, exerçant leur influence à de plus grandes distances. Ioniser l'hydrogène ou tout autre élément nécessite de l'énergie, et les étoiles sont connues pour ioniser les atomes dans leur voisinage immédiat.

L'une des raisons pour lesquelles WHAM observe autant d'hydrogène ionisé dans le plan de la galaxie est que beaucoup d'étoiles chaudes y résident. Quels astrophysiciens perplexes, Haffner dit, C'est ainsi que des nuages ​​d'hydrogène ionisé peuvent apparaître à des années-lumière au-dessus de l'avion.

"Pour que nous voyions cette émission partout, le gaz doit être activement ionisé, " dit-il. " Quelles sont les sources d'énergie qui le font fonctionner ?

Ce que pensent Haffner et d'autres scientifiques, c'est que ce qu'on appelle les étoiles de type O—très grosses, des étoiles brillantes et à durée de vie relativement courte dont la taille varie de 15 à 90 fois la masse du soleil et nées profondément dans le plan de la galaxie - sont en quelque sorte capables d'ioniser le gaz à travers la galaxie, loin des pépinières stellaires dans son plan. La preuve de cette idée a été fournie par les données WHAM, qui en 2003 a renversé l'idée que l'hydrogène ionisé dans la galaxie ne se produisait que dans ce que l'on appelle les sphères de Strömgren, nébuleuses à proximité immédiate des étoiles de type O.

WHAM pourrait un jour fournir suffisamment de données pour élucider le mystère de la façon dont l'hydrogène dans les déserts interstellaires peut être ionisé, loin des étoiles que les astronomes pensent être responsables. Il continue son relevé de la galaxie sur chaque clair, nuit sans lune, avancer et collecter des données dans des expositions de 30 secondes à travers de larges quadrants du ciel.

Plus récemment, Haffner et ses collègues ont collecté des données des nuages ​​de Magellan, deux galaxies voisines plus petites visibles depuis l'hémisphère sud. Avoir des données de galaxies au-delà de la Voie lactée, il dit, pourrait bien donner un aperçu des énigmes de notre propre galaxie.