Les astronomes et les spécialistes de la visualisation du programme Universe of Learning de la NASA ont combiné la vision visible et infrarouge des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer pour créer une expérience sans précédent, tridimensionnel, vue aérienne de la pittoresque nébuleuse d'Orion, une région voisine de formation d'étoiles.

Les téléspectateurs découvrent cette pépinière stellaire à proximité "de près et personnelle" alors que la nouvelle visualisation numérique les transporte parmi les étoiles nouveau-nées, nuages ​​rougeoyants chauffés par un rayonnement intense, et des enveloppes gazeuses en forme de têtard entourant les disques protoplanétaires.

En utilisant des images scientifiques réelles et d'autres données, combiné aux techniques hollywoodiennes, une équipe du Space Telescope Science Institute de Baltimore, et le Caltech/Centre de traitement et d'analyse infrarouge (IPAC) à Pasadena, Californie, a créé la visualisation multi-longueurs d'onde la meilleure et la plus détaillée à ce jour de cette nébuleuse photogénique. Le survol permet aux gens de découvrir et d'en apprendre davantage sur l'univers d'une nouvelle manière passionnante.

Le film de trois minutes, qui montre la nébuleuse d'Orion en lumière visible et infrarouge, a été rendu public aujourd'hui. Il est disponible pour les planétariums et autres centres d'apprentissage informel dans le monde entier pour aider le public à explorer des questions fondamentales en science telles que, "Comment on est venu ici?"

"Être capable de voler à travers la tapisserie de la nébuleuse en trois dimensions donne aux gens une bien meilleure idée de ce à quoi ressemble vraiment l'univers, " a expliqué Frank Summers, scientifique en visualisation du Space Telescope Science Institute, qui a dirigé l'équipe qui a développé le film. "En ajoutant de la profondeur et de la structure aux images étonnantes, ce survol permet d'élucider l'univers pour le public, à la fois instructif et inspirant."

"Regarder l'univers à la lumière infrarouge donne un contexte saisissant pour les vues plus familières de la lumière visible. Ce film offre une chance immersive unique de voir comment de nouvelles fonctionnalités apparaissent lorsque nous passons à des longueurs d'onde de lumière normalement invisibles à nos yeux, " dit Robert Hurt, scientifique principal en visualisation à l'IPAC.

L'une des nébuleuses les plus brillantes du ciel, la nébuleuse d'Orion, est visible à l'œil nu. Il apparaît comme "l'étoile" du milieu dans l'épée de la constellation d'Orion, le chasseur, et est situé à environ 1, 350 années-lumière. A seulement 2 millions d'années, la nébuleuse est un laboratoire idéal pour étudier les jeunes étoiles et les étoiles encore en formation. Il offre un aperçu de ce qui aurait pu se passer lorsque le Soleil est né il y a 4,6 milliards d'années.

La vidéo en trois dimensions donne un aperçu de la topographie fantastique de la nébuleuse. Un torrent de rayonnement ultraviolet et de vents stellaires provenant du massif, les étoiles centrales de l'amas d'étoiles Trapezium ont creusé une cavité caverneuse en forme de bol dans la paroi d'un nuage géant d'hydrogène moléculaire froid lacé de poussière.

Les astronomes et les visualiseurs ont travaillé ensemble pour créer un modèle tridimensionnel des profondeurs de cette région caverneuse, comme tracer des montagnes et des vallées au fond de l'océan. Des images colorées de Hubble et Spitzer ont ensuite été superposées sur le terrain.

La visualisation scientifique emmène le spectateur dans un vol à couper le souffle à travers la nébuleuse, suivant les contours du gaz et de la poussière. En basculant entre les vues Hubble et Spitzer, le film montre des détails étonnamment différents de la nébuleuse d'Orion.

Hubble voit des objets qui brillent dans la lumière visible, qui sont généralement dans les milliers de degrés. Spitzer est sensible aux objets plus froids avec des températures de quelques centaines de degrés seulement. La vision infrarouge de Spitzer perce la poussière obscurcissante pour voir les étoiles incrustées profondément dans la nébuleuse, ainsi que des étoiles plus faibles et moins massives, qui sont plus brillants dans l'infrarouge qu'en lumière visible. La nouvelle visualisation aide les gens à découvrir comment les deux télescopes fournissent une image plus complexe et complète de la nébuleuse.

La visualisation fait partie d'une nouvelle génération de produits et d'expériences développées par le programme Universe of Learning de la NASA. L'effort combine un lien direct avec la science et les scientifiques des missions d'astrophysique de la NASA avec une attention aux besoins du public pour permettre aux jeunes, les familles et les apprenants tout au long de la vie pour explorer les questions fondamentales de la science, expérimenter comment la science est faite, et découvrir l'univers par eux-mêmes.

L'interprétation tridimensionnelle est guidée par la connaissance scientifique et l'intuition scientifique. En commençant par les images bidimensionnelles de Hubble et Spitzer, Summers et Hurt ont travaillé avec des experts pour analyser la structure à l'intérieur de la nébuleuse. Ils ont d'abord créé une surface de lumière visible, puis une structure sous-jacente des caractéristiques infrarouges.

Pour donner à la nébuleuse son aspect éthéré, Summers a écrit un code de rendu spécial pour combiner efficacement les dizaines de millions d'éléments semi-transparents du gaz. Le code personnalisé permet à Summers d'exécuter cette visualisation et d'autres sur des postes de travail de bureau, plutôt que sur un cluster de supercalcul.

Les autres composants de la nébuleuse ont été isolés en couches d'images et modélisés séparément. Ces éléments comprenaient des étoiles, disques protoplanétaires, chocs d'arc, et le mince gaz devant la nébuleuse appelé "le voile". Après le rendu, ces couches et la nébuleuse gazeuse sont réunies pour créer la visualisation.

Les structures tridimensionnelles servent d'approximations scientifiquement raisonnables pour imaginer la nébuleuse. "L'essentiel est de donner au spectateur une compréhension expérientielle, afin qu'ils aient un moyen d'interpréter les images des télescopes, " a expliqué Summers. " C'est une chose vraiment merveilleuse quand ils peuvent construire un modèle mental dans leur tête pour transformer l'image bidimensionnelle en une scène tridimensionnelle. "

Ce film démontre la puissance de l'astronomie multi-longueurs d'onde. Il aide le public à comprendre comment se fait la science, comment et pourquoi les astronomes utilisent plusieurs régions du spectre électromagnétique pour explorer et découvrir notre univers. Cela aiguise également l'appétit des astronomes pour ce qu'ils verront avec le télescope spatial James Webb de la NASA, qui montrera des détails beaucoup plus fins du plus profond, fonctions infrarouges.

Davantage de visualisations et de connexions entre la science des nébuleuses et les apprenants peuvent être explorées grâce à d'autres produits produits par l'Univers d'apprentissage de la NASA, tels que ViewSpace. ViewSpace est une exposition vidéo actuellement dans près de 200 musées et planétariums à travers les États-Unis. Les visiteurs peuvent aller au-delà de la vidéo pour explorer les images produites par les télescopes spatiaux avec des outils interactifs désormais disponibles pour les musées et les planétariums.