Een internationaal onderzoeksteam, met aanzienlijke deelname van astronomen van het Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), heeft belangrijke inzichten gekregen in de oorsprong van het materiaal in de spiraalarmen van de Melkweg, waaruit uiteindelijk nieuwe sterren worden gevormd. Door eigenschappen van het galactische magnetische veld te analyseren, ze konden aantonen dat het verdunde zogenaamde warm geïoniseerd medium (WIM), waarin de Melkweg is ingebed, condenseert in de buurt van een spiraalarm. Terwijl het geleidelijk afkoelt, het dient als toevoer van het koudere materiaal van gas en stof dat de stervorming voedt.

De Melkweg is een spiraalstelsel, een schijfvormig eiland van sterren in de kosmos, waarin de meeste heldere en jonge sterren clusteren in spiraalarmen. Daar vormen ze uit het dichte interstellaire medium (ISM), dat bestaat uit gas (vooral waterstof) en stof (microscopisch kleine korrels met een hoge concentratie aan koolstof en silicium). Om continu nieuwe sterren te kunnen vormen, materiaal moet constant in de spiraalarmen worden gespoeld om de toevoer van gas en stof aan te vullen.

Een groep astronomen van de Universiteit van Calgary in Canada, het Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA) in Heidelberg en andere onderzoeksinstellingen hebben nu kunnen aantonen dat het aanbod afkomstig is van een veel heter onderdeel van het ISM, die gewoonlijk de hele Melkweg omhult. De WIM heeft een gemiddelde temperatuur van 10, 000 graden. Hoogenergetische straling van hete sterren zorgt ervoor dat het waterstofgas van de WIM grotendeels wordt geïoniseerd. De resultaten suggereren dat de WIM condenseert in een smal gebied nabij een spiraalarm en er geleidelijk in stroomt tijdens het afkoelen.

De wetenschappers ontdekten de dichte WIM door de zogenaamde Faraday-rotatie te meten, een effect genoemd naar de Engelse natuurkundige Michael Faraday. Dit omvat het veranderen van de oriëntatie van lineair gepolariseerde radio-emissies wanneer ze door een plasma (geïoniseerd gas) gaan dat wordt doorkruist door een magnetisch veld. Men spreekt van gepolariseerde straling wanneer het elektrische veld slechts in één vlak oscilleert. Gewoon licht is niet gepolariseerd. De grootte van de verandering in polarisatie hangt ook af van de waargenomen golflengte.

In de huidige studie, onlangs gepubliceerd in De astrofysische journaalbrieven , astronomen konden een ongewoon sterk signaal detecteren in een nogal onopvallend deel van de Melkweg, die zich direct aan de kant van de Boogschutter-arm van de Melkweg bevindt en uitkijkt op het Galactische Centrum. De spiraalarm zelf valt op in de beeldgegevens vanwege de sterke radio-emissies die worden gegenereerd door ingebedde hete sterren en supernovaresten. Echter, de astronomen vonden de sterkste verschuiving in polarisatie buiten deze prominente zone. Ze concluderen hieruit dat de verhoogde Faraday-rotatie niet binnen dit actieve deel van de spiraalarm ontstaat. In plaats daarvan, het is afkomstig van gecondenseerde WIM, die, zoals het magnetische veld, behoort tot een minder voor de hand liggend onderdeel van de spiraalarm.

De analyse is gebaseerd op het THOR-onderzoek (The HI/OH Recombination Line Survey of the Milky Way), die al enkele jaren bij MPIA wordt uitgevoerd en waarin een groot gebied van de Melkweg op meerdere radiogolflengten wordt waargenomen. Gepolariseerde radiobronnen zoals verre quasars of neutronensterren dienen als "sondes" voor het bepalen van de Faraday-rotatie. Hierdoor kunnen astronomen niet alleen de anders moeilijk te meten magnetische velden in de Melkweg detecteren, maar ook om de structuur en eigenschappen van het hete gas te bestuderen. "We waren erg verrast door het sterke signaal in een vrij rustig deel van de Melkweg, " zegt Henrik Beuther van MPIA, die het THOR-project leidt. "Deze resultaten laten zien dat er nog veel te ontdekken valt bij het bestuderen van de structuur en dynamiek van de Melkweg."