Une nouvelle visualisation offre un voyage virtuel exceptionnel - avec une vue à 360 degrés - au centre de notre galaxie d'origine, la voie Lactée. Ce projet, réalisé à l'aide des données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes, permet aux téléspectateurs de contrôler leur propre exploration de l'environnement fascinant des étoiles massives volatiles et de la gravité puissante autour du trou noir monstrueux qui se trouve au centre de la Voie lactée.

La Terre est située à environ 26, 000 années-lumière, soit environ 150, 000 milliards de milles, du centre de la Galaxie. Bien que les humains ne puissent pas s'y rendre physiquement, les scientifiques ont pu étudier cette région en utilisant les données de puissants télescopes capables de détecter la lumière sous diverses formes, y compris les rayons X et la lumière infrarouge.

Cette visualisation s'appuie sur les données infrarouges du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral de 30 géantes stellaires massives appelées étoiles Wolf-Rayet qui orbitent à environ 1,5 années-lumière du centre de notre Galaxie. De puissants vents de gaz provenant de la surface de ces étoiles transportent certaines de leurs couches externes dans l'espace interstellaire.

Lorsque le gaz sortant entre en collision avec le gaz précédemment éjecté d'autres étoiles, les collisions produisent des ondes de choc, semblable aux bangs soniques, qui imprègnent la zone. Ces ondes de choc chauffent le gaz à des millions de degrés, ce qui le fait briller aux rayons X. Des observations approfondies avec Chandra des régions centrales de la Voie lactée ont fourni des données critiques sur la température et la distribution de ce gaz de plusieurs millions de degrés.

Les astronomes souhaitent mieux comprendre le rôle que jouent ces étoiles Wolf-Rayet dans le voisinage cosmique au centre de la Voie lactée. En particulier, ils aimeraient savoir comment les étoiles interagissent avec le résident le plus dominant du centre galactique :le trou noir supermassif connu sous le nom de Sagittaire A* (en abrégé Sgr A*). Prééminent mais invisible, Sgr A* a la masse équivalente à quelque quatre millions de Soleils.

La visualisation du Centre Galactique est un film à 360 degrés qui plonge le spectateur dans une simulation du centre de notre Galaxie. Le spectateur se trouve à l'emplacement de Sgr A* et peut voir environ 25 étoiles Wolf-Rayet (blanches, objets scintillants) en orbite autour de Sgr A* car ils éjectent en continu des vents stellaires (échelle de couleur noire à rouge à jaune). Ces vents se heurtent, et puis une partie de ce matériau (blobs jaunes) spirale vers Sgr A*. Le film montre deux simulations, dont chacun commence environ 350 ans dans le passé et s'étend sur 500 ans. La première simulation montre Sgr A* dans un état calme, tandis que le second contient un Sgr A* plus violent qui expulse son propre matériel, arrêtant ainsi l'accrétion de matière agglomérée (taches jaunes) qui est si importante dans la première partie.

Les scientifiques ont utilisé la visualisation pour examiner les effets de Sgr A* sur ses voisins stellaires. Comme la forte gravité de Sgr A* tire des touffes de matériau vers l'intérieur, les forces de marée étirent les touffes à mesure qu'elles se rapprochent du trou noir. Sgr A * a également un impact sur son environnement à travers des explosions occasionnelles de son voisinage qui entraînent l'expulsion de matière loin du trou noir géant, comme le montre la dernière partie du film. Ces explosions peuvent avoir pour effet d'évacuer une partie du gaz produit par les vents de Wolf-Rayet.

Les chercheurs, dirigé par Christopher Russell de l'Université pontificale catholique du Chili, utilisé la visualisation pour comprendre la présence de rayons X précédemment détectés sous la forme d'un disque qui s'étendent sur environ 0,6 années-lumière vers l'extérieur de Sgr A*. Leurs travaux montrent que la quantité de rayons X générée par ces vents en collision dépend de la force des explosions alimentées par Sgr A*, et aussi le temps qui s'est écoulé depuis qu'une éruption s'est produite. Des explosions plus fortes et plus récentes entraînent une émission de rayons X plus faible.

Les informations fournies par la modélisation théorique et une comparaison avec la force de l'émission de rayons X observée avec Chandra ont conduit Russell et ses collègues à déterminer que Sgr A* avait très probablement eu une explosion relativement puissante qui a commencé au cours des derniers siècles. De plus, leurs découvertes suggèrent que l'explosion du trou noir supermassif affecte toujours la région autour de Sgr A* même si elle s'est terminée il y a environ cent ans.

La vidéo à 360 degrés du Centre Galactique est idéalement visionnée dans des lunettes de réalité virtuelle (VR), tels que Samsung Gear VR ou Google Cardboard. La vidéo peut également être visionnée sur les smartphones à l'aide de l'application YouTube. Déplacer le téléphone dans les panoramiques pour afficher une autre partie du film, imitant l'effet dans les lunettes VR. Finalement, la plupart des navigateurs sur un ordinateur permettent également d'afficher des vidéos à 360 degrés sur YouTube. Regarder autour, soit cliquer et faire glisser la vidéo, ou cliquez sur le pavé directionnel dans le coin.

Christopher Russell a présenté cette nouvelle visualisation et les découvertes scientifiques associées lors de la 231e réunion de l'American Astronomical Society à Washington, DC. Certains des résultats sont basés sur un article de Russell et al publié en 2017 dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . Une version en ligne est ici. Les co-auteurs de cet article sont Daniel Wang de l'Université du Massachusetts à Amherst, Mass. et Jorge Cuadra de l'Université pontificale catholique du Chili. Le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, Alabama, gère le programme Chandra pour la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. L'observatoire d'astrophysique Smithsonian à Cambridge, Massachusetts, contrôle les opérations scientifiques et aériennes de Chandra.