En l'an 1054 après JC, Les observateurs du ciel chinois ont été témoins de l'apparition soudaine d'une "nouvelle étoile" dans les cieux, qu'ils ont enregistré comme six fois plus lumineuse que Vénus, ce qui en fait l'événement stellaire observé le plus brillant de l'histoire enregistrée. Cette "guest star, " comme ils l'ont décrit, était si brillant que les gens l'ont vu dans le ciel pendant la journée pendant près d'un mois. Les Amérindiens ont également enregistré son apparition mystérieuse dans les pétroglyphes.

Observant la nébuleuse avec le plus grand télescope de l'époque, Lord Rosse en 1844 a nommé l'objet le "Crabe" en raison de sa structure en forme de tentacule. Mais ce n'est que dans les années 1900 que les astronomes ont réalisé que la nébuleuse était la relique survivante de la supernova 1054, l'explosion d'une étoile massive.

Maintenant, les astronomes et les spécialistes de la visualisation du programme Universe of Learning de la NASA ont combiné le visible, infrarouge, et la vision aux rayons X des Grands Observatoires de la NASA pour créer une représentation tridimensionnelle de la dynamique nébuleuse du Crabe.

La visualisation graphique informatique multi-longueurs d'onde est basée sur des images de l'observatoire à rayons X Chandra et des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer. La vidéo d'environ quatre minutes dissèque la structure imbriquée complexe qui compose ce cadavre stellaire, donnant aux téléspectateurs une meilleure compréhension des processus physiques extrêmes et complexes alimentant la nébuleuse. Le « moteur » qui alimente l'ensemble du système est un pulsar, une étoile à neutrons en rotation rapide, le noyau broyé ultra-dense de l'étoile éclatée. La minuscule dynamo émet des impulsions de rayonnement fulgurantes 30 fois par seconde avec une précision d'horlogerie incroyable.

Les astronomes et les spécialistes de la visualisation du programme Universe of Learning de la NASA ont combiné le visible, infrarouge, et la vision aux rayons X des Grands Observatoires de la NASA pour créer une représentation en trois dimensions de la dynamique nébuleuse du Crabe, les restes en lambeaux d'une étoile éclatée.

La visualisation graphique informatique multi-longueurs d'onde est basée sur des images de l'observatoire à rayons X Chandra et des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer.

La vidéo d'environ quatre minutes dissèque la structure imbriquée complexe qui compose ce cadavre stellaire, donnant aux téléspectateurs une meilleure compréhension des processus physiques extrêmes et complexes alimentant la nébuleuse. Le « moteur » qui alimente l'ensemble du système est un pulsar, une étoile à neutrons en rotation rapide, le noyau broyé ultra-dense de l'étoile éclatée. La minuscule dynamo émet des impulsions de rayonnement fulgurantes 30 fois par seconde avec une précision d'horlogerie incroyable.

La visualisation a été produite par une équipe du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland; le Caltech/IPAC à Pasadena, Californie; et le Centre d'Astrophysique | Harvard &Smithsonian (CfA) à Cambridge, Massachusetts. Il fera ses débuts lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Honolulu, Hawaii. Le film est disponible dans les planétariums et autres centres d'apprentissage informel du monde entier.

"Voir des images bidimensionnelles d'un objet, surtout d'une structure complexe comme la Nébuleuse du Crabe, ne vous donne pas une bonne idée de sa nature tridimensionnelle, " a expliqué Frank Summers, scientifique en visualisation de STScI, qui a dirigé l'équipe qui a développé le film. "Avec cette interprétation scientifique, nous voulons aider les gens à comprendre la géométrie imbriquée et interconnectée de la nébuleuse du Crabe. Le jeu des observations multi-longueurs d'onde éclaire l'ensemble de ces structures. Sans combiner les rayons X, infrarouge, et la lumière visible, vous n'obtenez pas l'image complète. "

Certaines structures et processus, entraîné par le moteur pulsar au cœur de la nébuleuse, sont mieux vus à des longueurs d'onde particulières.

Le film commence par montrer la Nébuleuse du Crabe dans son contexte, localiser son emplacement dans la constellation du Taureau. Cette vue zoome pour présenter le Hubble, Spitzer, et Chandra images de la nébuleuse du Crabe, chacune mettant en évidence l'une des structures imbriquées dans le système. La vidéo commence alors une lente accumulation de la structure tridimensionnelle des rayons X, montrant le pulsar et un disque annelé de matériau sous tension, et ajouter des jets de particules tirant des côtés opposés de la dynamo énergétique.

Apparaît ensuite une vue infrarouge rotative d'un nuage enveloppant le système de pulsar, et incandescent du rayonnement synchrotron. Cette forme distinctive de rayonnement se produit lorsque des flux de particules chargées en spirale autour des lignes de champ magnétique. Il y a aussi l'émission infrarouge de la poussière et du gaz.

L'enveloppe extérieure en lumière visible de la nébuleuse du Crabe apparaît ensuite. Ressemblant à une cage autour de l'ensemble du système, cette coquille de gaz incandescent se compose de filaments en forme de tentacule d'oxygène ionisé (l'oxygène manque un ou plusieurs électrons). Le tsunami de particules déchaîné par le pulsar pousse sur ce nuage de débris en expansion comme un animal secouant sa cage.

La radiographie, infrarouge, et des modèles de lumière visible sont combinés à la fin du film pour révéler à la fois une vue multi-longueur d'onde tridimensionnelle rotative et l'image multi-longueur d'onde bidimensionnelle correspondante de la nébuleuse du Crabe.

Les structures tridimensionnelles servent d'approximations scientifiquement informées pour imaginer la nébuleuse. "Les vues en trois dimensions de chaque structure imbriquée vous donnent une idée de ses vraies dimensions, " Summers a déclaré. " Pour permettre aux téléspectateurs de développer un modèle mental complet, nous voulions montrer chaque structure séparément, du disque annelé et des jets en relief, au rayonnement synchrotron comme un nuage autour de cela, puis la lumière visible en tant que structure de cage entourant l'ensemble du système."

Ces structures imbriquées sont particulières à la nébuleuse du Crabe. Ils révèlent que la nébuleuse n'est pas un vestige classique de supernova comme on le pensait autrefois. Au lieu, le système est mieux classé comme une nébuleuse du vent pulsar. Un reste de supernova traditionnel se compose d'une onde de choc, et les débris de la supernova qui ont été chauffés à des millions de degrés. Dans une nébuleuse du vent pulsar, la région interne du système est constituée de gaz à basse température qui est chauffé jusqu'à des milliers de degrés par le rayonnement synchrotron à haute énergie.

"C'est vraiment via la structure multi-longueurs d'onde que l'on peut mieux comprendre qu'il s'agit d'une nébuleuse du vent pulsar, " Summers a déclaré. " C'est un objectif d'apprentissage important. Vous pouvez comprendre l'énergie du pulsar au cœur se déplaçant vers le nuage synchrotron, puis plus loin jusqu'aux filaments de la cage."

Summers et l'équipe de visualisation STScI ont travaillé avec Robert Hurt, scientifique principal en visualisation à l'IPAC, sur les images Spitzer; et Nancy Wolk, spécialiste en traitement d'images au Centre de radiologie Chandra du CfA, sur les images de Chandra. Leur première étape consistait à passer en revue les recherches antérieures sur la nébuleuse du Crabe, un objet intensément étudié qui s'est formé à partir d'une supernova vue en 1054 par des astronomes chinois.

En commençant par le Hubble en deux dimensions, Spitzer, et Chandra images, l'équipe a travaillé avec des experts pour analyser les structures imbriquées complexes composant la nébuleuse et identifier la meilleure longueur d'onde pour représenter chaque composant. L'interprétation tridimensionnelle est guidée par des données scientifiques, connaissance, et intuition, avec des éléments artistiques remplissant les structures.

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, des 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.

Cette vidéo démontre la puissance de l'astronomie multi-longueurs d'onde. Il aide le public à comprendre comment et pourquoi les astronomes utilisent plusieurs régions du spectre électromagnétique pour explorer et découvrir notre univers.