Zoals veel baanbrekende wetenschap, de Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) begon als het kleine project van een nieuwsgierige jonge onderzoeker.

Zagen van een gat in het plafond van een kantoor aan het Physical Sciences Laboratory van de Universiteit van Wisconsin-Madison in de late jaren zeventig, astrofysicus Ron Reynolds richtte voor het eerst een speciaal gebouwde spectrometer naar de hemel en ontdekte een voorheen onbekende eigenschap van de Melkweg.

Overal waar hij keek met zijn nieuwe telescoop, Reynolds observeerde de vage rode gloed van geïoniseerd waterstofgas. Het was het eerste harde bewijs dat enorme wolken van geïoniseerd waterstof - waterstofgasatomen ontdaan van elektronen - de ruimte tussen de sterren doordringen. "Niemand had verwacht geïoniseerde waterstof te zien in het midden van nergens, " zei hij in een interview in 2004. "Het is overal in de lucht, maar het is het helderst in het vlak van de melkweg."

Voortbouwend op die eerste pogingen om een ​​nieuw en grotendeels verborgen kenmerk van onze melkweg te ontdekken, Reynolds en zijn collega's, waaronder Matt Haffner, een senior wetenschapper op de afdeling astronomie van UW-Madison, ontwikkelde WHAM, een spectrometer die zwakken kan detecteren, diffuus licht dat uit de ruimte tussen de sterren komt. Het instrument, ondersteund door de National Science Foundation en beheerd door het Space Science Institute in Boulder, Colorado, is de afgelopen 20 jaar bijna continu in bedrijf geweest. Het was eerst bovenop Kitt Peak in Arizona en vervolgens verplaatst naar Cerro Tololo in Chili, waar het de afgelopen tien jaar de hemel op het zuidelijk halfrond heeft waargenomen.

Deze afgelopen maand, Haffner, die de leiding van WHAM op zich nam toen Reynolds in 2005 met pensioen ging, en zijn collega's lieten de diepste, meest uitgebreide onderzoek tot nu toe van de geïoniseerde waterstof die de Melkweg doordringt. Nu bekend bij astrofysici als de "Reynolds Layer" naar de UW-Madison-wetenschapper die het ontdekte, het kenmerk dat door WHAM in kaart is gebracht, toont een enorme hoeveelheid geïoniseerde waterstof - een structuur 75, 000 lichtjaar in diameter en 6, 000 lichtjaar dik - dat zowel het vlak van de melkweg omhult als meedraait.

"Het is een soort galactische atmosfeer, " zegt Haffner. "We volgen dezelfde soort emissie in het zichtbare deel van het spectrum dat aanleiding geeft tot heldere nevels. Maar over een groot deel van de melkweg, het is gewoon heel, erg zwak."

Geïoniseerde waterstof is een ingrediënt in de soep van elementen waaruit wat astronomen het interstellaire medium noemen, bestaat. de fragmentarische mix van stof en gas die tussen de sterren bestaat. De materialen die daar worden gevonden, maken deel uit van het grote verhaal van galactisch leven en dood, zegt Haffner, uitleggen dat de wolken van materialen die in de interstellaire ruimte worden gevonden, afkomstig zijn van dode en stervende sterren en uiteindelijk zullen worden gerecycled tot nieuwe sterren en planeten.

De samenstelling en dynamiek van het interstellaire medium, hij zegt, kan onthullen hoe een sterrenstelsel in de loop van de tijd evolueert.

"Onze melkweg is van middelbare leeftijd, Haffner zegt. Middelbare leeftijd voor een melkwegstelsel betekent dat het niet de dramatische veranderingen doormaakt die typisch zijn voor oudere of jongere melkwegstelsels. "In dat soort stabiele toestand, hoe werkt alles?"

Een kritisch inzicht afgeleid van WHAM is dat sommige sterren grotere acteurs kunnen zijn dan eerder werd aangenomen, hun invloed op grotere afstanden uitoefenen. Het ioniseren van waterstof of een ander element vereist energie, en van sterren is bekend dat ze atomen in hun directe omgeving ioniseren.

Een van de redenen waarom WHAM zoveel geïoniseerde waterstof waarneemt in het vlak van de melkweg, is dat zich daar veel hete sterren bevinden. Wat verbaasden astrofysici, Haffner zegt, is hoe wolken van geïoniseerd waterstof lichtjaren boven het vliegtuig kunnen voorkomen.

"Voor ons om deze emissie overal te zien, het gas moet actief worden geïoniseerd, " zegt hij. "Wat zijn de energiebronnen die het in stand houden?"

Wat Haffner en andere wetenschappers denken dat er gebeurt, is dat zogenaamde O-type sterren - zeer grote, heldere en relatief kortlevende sterren, variërend in grootte van 15 tot 90 keer de massa van de zon en diep in het vlak van de melkweg geboren - zijn op de een of andere manier in staat om gas door de melkweg te ioniseren, ver van de sterrenkraamkamers in zijn vlak. Bewijs voor dit idee werd geleverd door WHAM-gegevens, die in 2003 het idee omverwierp dat geïoniseerde waterstof in de melkweg alleen voorkwam in wat bekend staat als Strömgren-bollen, nevels in de onmiddellijke nabijheid van O-type sterren.

WHAM kan op een dag voldoende gegevens opleveren om het mysterie te ontrafelen van hoe waterstof in interstellaire woestijnen kan worden geïoniseerd, ver van de sterren waarvan astronomen denken dat ze verantwoordelijk zijn. Het zet zijn onderzoek van de melkweg voort op elke heldere, maanloze nacht, stappen en gegevens verzamelen in belichtingen van 30 seconden over brede kwadranten van de lucht.

Recenter, Haffner en zijn collega's hebben gegevens verzameld van de Magelhaense Wolken, twee kleinere naburige sterrenstelsels zichtbaar vanaf het zuidelijk halfrond. Gegevens hebben van sterrenstelsels buiten de Melkweg, hij zegt, kan heel goed inzicht geven in de puzzels van onze eigen melkweg.