Forskere tager seerne til centrum af Mælkevejen

En ny visualisering giver en exceptionel virtuel tur – komplet med en 360-graders udsigt – til midten af ​​vores hjemmegalakse, Mælkevejen. Dette projekt, lavet ved hjælp af data fra NASAs Chandra X-ray Observatory og andre teleskoper, giver seerne mulighed for at kontrollere deres egen udforskning af det fascinerende miljø med flygtige massive stjerner og kraftig tyngdekraft omkring det sorte hul, der ligger i centrum af Mælkevejen.

Jorden ligger omkring 26, 000 lysår, eller omkring 150,- 000 billioner miles, fra centrum af galaksen. Mens mennesker ikke fysisk kan rejse dertil, videnskabsmænd har været i stand til at studere denne region ved at bruge data fra kraftige teleskoper, der kan detektere lys i en række forskellige former, herunder røntgen og infrarødt lys.

Denne visualisering bygger på infrarøde data med European Southern Observatory's Very Large Telescope af 30 massive stjernegiganter kaldet Wolf-Rayet-stjerner, der kredser inden for omkring 1,5 lysår fra centrum af vores galakse. Kraftige vinde af gas, der strømmer fra overfladen af ​​disse stjerner, fører nogle af deres ydre lag ind i det interstellare rum.

Når den udstrømmende gas kolliderer med tidligere udsendt gas fra andre stjerner, kollisionerne producerer chokbølger, ligner soniske boom, som gennemsyrer området. Disse chokbølger opvarmer gassen til millioner af grader, hvilket får det til at gløde i røntgenstråler. Omfattende observationer med Chandra af de centrale områder af Mælkevejen har givet kritiske data om temperaturen og fordelingen af ​​denne multimillion-graders gas.

Astronomer er interesserede i bedre at forstå, hvilken rolle disse Wolf-Rayet-stjerner spiller i det kosmiske kvarter i Mælkevejens centrum. I særdeleshed, de vil gerne vide, hvordan stjernerne interagerer med det galaktiske centers mest dominerende beboer:det supermassive sorte hul kendt som Sagittarius A* (forkortet Sgr A*). Fremragende, men alligevel usynlig, Sgr A* har en masse svarende til omkring fire millioner sole.

Galactic Center-visualiseringen er en 360-graders film, der fordyber seeren i en simulering af midten af ​​vores galakse. Seeren er på placeringen af ​​Sgr A* og er i stand til at se omkring 25 Wolf-Rayet stjerner (hvid, blinkende objekter), der kredser om Sgr A*, mens de konstant udstøder stjernevinde (sort til rød til gul farveskala). Disse vinde kolliderer med hinanden, og så spiraler noget af dette materiale (gule klatter) mod Sgr A*. Filmen viser to simuleringer, som hver starter omkring 350 år i fortiden og strækker sig over 500 år. Den første simulering viser Sgr A* i en rolig tilstand, mens den anden indeholder en mere voldelig Sgr A*, der udviser sit eget materiale, hvorved ophobningen af ​​sammenklumpet materiale (gule klatter), der er så fremtrædende i den første del, slukkes.

Forskere har brugt visualiseringen til at undersøge virkningerne Sgr A* har på sine stjernernes naboer. Da den stærke tyngdekraft af Sgr A* trækker klumper af materiale indad, tidevandskræfter strækker klumperne, når de kommer tættere på det sorte hul. Sgr A* påvirker også sine omgivelser gennem lejlighedsvise udbrud fra dens nærhed, der resulterer i udvisning af materiale væk fra det gigantiske sorte hul, som vist i den senere del af filmen. Disse udbrud kan have den virkning at fjerne noget af den gas, der produceres af Wolf-Rayet-vindene.

Forskerne, ledet af Christopher Russell fra det pavelige katolske universitet i Chile, brugte visualiseringen til at forstå tilstedeværelsen af ​​tidligere detekterede røntgenstråler i form af en disk, der strækker sig omkring 0,6 lysår udad fra Sgr A*. Deres arbejde viser, at mængden af ​​røntgenstråler genereret af disse kolliderende vinde afhænger af styrken af ​​udbrud drevet af Sgr A*, og også mængden af ​​tid, der er gået siden et udbrud opstod. Stærkere og nyere udbrud resulterer i svagere røntgenstråling.

Oplysningerne fra den teoretiske modellering og en sammenligning med styrken af ​​røntgenstråling observeret med Chandra fik Russell og hans kolleger til at fastslå, at Sgr A* højst sandsynligt havde et relativt kraftigt udbrud, der startede inden for de sidste par århundreder. I øvrigt, deres resultater tyder på, at udbruddet fra det supermassive sorte hul stadig påvirker området omkring Sgr A*, selvom det sluttede for omkring hundrede år siden.

360-graders videoen af ​​Galactic Center er ideelt set i virtual reality (VR) briller, såsom Samsung Gear VR eller Google Cardboard. Videoen kan også ses på smartphones ved hjælp af YouTube-appen. Flytter telefonen rundt på pander for at vise en anden del af filmen, efterligner effekten i VR-brillerne. Endelig, de fleste browsere på en computer tillader også, at 360-graders videoer vises på YouTube. At se sig omkring, enten klik og træk videoen, eller klik på retningstastaturet i hjørnet.

Christopher Russell præsenterede denne nye visualisering og de relaterede videnskabelige resultater på det 231. møde i American Astronomical Society i Washington, DC. Nogle af resultaterne er baseret på et papir af Russell et al, offentliggjort i 2017 i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society . En online version er her. Medforfatterne til denne artikel er Daniel Wang fra University of Massachusetts i Amherst, Mass. og Jorge Cuadra fra det pavelige katolske universitet i Chile. NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, administrerer Chandra-programmet for NASA's Science Mission Directorate i Washington. Smithsonian Astrophysical Observatory i Cambridge, Massachusetts, kontrollerer Chandras videnskab og flyveoperationer.