No ano de 1054 dC, os observadores chineses do céu testemunharam o súbito aparecimento de uma “nova estrela” nos céus, que eles registraram seis vezes mais brilhante que Vênus, tornando-o o evento estelar mais brilhante observado na história registrada. Essa “estrela convidada”, como a descreviam, era tão brilhante que as pessoas a viam no céu durante o dia por quase um mês. Os nativos americanos também registraram sua misteriosa aparição em petroglifos.
Observando a nebulosa com o maior telescópio da época, Lord Rosse, em 1844, chamou o objeto de “Caranguejo” por causa de sua estrutura tipo tentáculo. Mas foi apenas em 1900 que os astrônomos perceberam que a nebulosa era a relíquia sobrevivente da supernova de 1054, a explosão de uma estrela massiva.
Agora, astrônomos e especialistas em visualização do programa Universe of Learning da NASA combinaram a visão visível, infravermelha e de raios X dos Grandes Observatórios da NASA para criar uma representação tridimensional da dinâmica Nebulosa do Caranguejo.
A visualização de gráficos de computador com vários comprimentos de onda é baseada em imagens do Observatório de Raios-X Chandra e dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer. O vídeo de aproximadamente quatro minutos disseca a intrincada estrutura aninhada que compõe esse cadáver estelar, oferecendo aos espectadores uma melhor compreensão dos processos físicos extremos e complexos que alimentam a nebulosa. O “motor” de força que energiza todo o sistema é um pulsar, uma estrela de nêutrons que gira rapidamente, o núcleo esmagado e super denso da estrela explodida. O pequeno dínamo está disparando impulsos de radiação 30 vezes por segundo com uma precisão inacreditável.
Astrônomos e especialistas em visualização do programa Universe of Learning da NASA combinaram a visão visível, infravermelha e de raios-X dos Grandes Observatórios da NASA para criar uma representação tridimensional da dinâmica Nebulosa do Caranguejo, os restos esfarrapados de uma estrela explodida.
Esta visualização apresenta uma representação tridimensional de vários comprimentos de onda da Nebulosa do Caranguejo, um remanescente icônico de uma estrela que foi vista explodindo no ano de 1054 dC. Esta é uma visão que olha para o coração da nebulosa, lar de seu núcleo estelar esmagado, que gira rapidamente, chamado pulsar. O fluxo torrencial de radiação deste dínamo magnético ilumina a nebulosa. Crédito: NASA, ESA, F. Summers, J. Olmsted, L. Hustak, J. DePasquale, G. Bacon (STScI), N. Wolk (CfA) e R. Hurt (Caltech / IPAC)
A visualização de gráficos de computador com vários comprimentos de onda é baseada em imagens do Observatório de Raios-X Chandra e dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer.
O vídeo de aproximadamente quatro minutos disseca a intrincada estrutura aninhada que compõe esse cadáver estelar, oferecendo aos espectadores uma melhor compreensão dos processos físicos extremos e complexos que alimentam a nebulosa. O “motor” de força que energiza todo o sistema é um pulsar, uma estrela de nêutrons que gira rapidamente, o núcleo esmagado e super denso da estrela explodida. O pequeno dínamo está disparando impulsos de radiação 30 vezes por segundo com uma precisão inacreditável.
A visualização foi produzida por uma equipe do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STScI) em Baltimore, Maryland; o Caltech / IPAC em Pasadena, Califórnia; e o Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) em Cambridge, Massachusetts. Ele será lançado na reunião da American Astronomical Society em Honolulu, Havaí. O filme está disponível para planetários e outros centros de aprendizagem informal em todo o mundo.
“Ver imagens bidimensionais de um objeto, especialmente de uma estrutura complexa como a Nebulosa do Caranguejo, não dá uma boa idéia de sua natureza tridimensional”, explicou o cientista de visualização do STScI Frank Summers, que liderou a equipe que desenvolveu o filme. “Com essa interpretação científica, queremos ajudar as pessoas a entender a geometria aninhada e interconectada da Nebulosa do Caranguejo. A interação das observações de comprimentos de onda diferentes ilumina todas essas estruturas. Sem combinar raios X, infravermelho e luz visível, você não consegue imagem completa “.
Certas estruturas e processos, acionados pelo motor pulsar no coração da nebulosa, são melhor visualizados em comprimentos de onda específicos.
O filme começa mostrando a Nebulosa do Caranguejo em contexto, identificando sua localização na constelação de Touro. Essa visualização é ampliada para apresentar as imagens de Hubble, Spitzer e Chandra da Nebulosa do Caranguejo, cada uma destacando uma das estruturas aninhadas no sistema. O vídeo começa então um lento crescimento da estrutura tridimensional de raios-X, mostrando o pulsar e um disco circular de material energizado, e adicionando jatos de partículas que disparam de lados opostos do dínamo energético.
Aparece a seguir uma visão infravermelha rotativa de uma nuvem envolvendo o sistema pulsar e brilhando pela radiação síncrotron. Essa forma distinta de radiação ocorre quando fluxos de partículas carregadas espiralam em torno das linhas do campo magnético. Também há emissão de infravermelho por poeira e gás.
A camada externa de luz visível da Nebulosa do Caranguejo aparece a seguir. Parecendo uma gaiola em torno de todo o sistema, essa camada brilhante de gás consiste em filamentos em forma de tentáculo de oxigênio ionizado (oxigênio faltando um ou mais elétrons). O tsunami de partículas desencadeadas pelo pulsar está empurrando essa nuvem de detritos em expansão como um animal sacudindo sua gaiola.
Os modelos de raios-X, infravermelho e luz visível são combinados no final do filme para revelar uma visualização tridimensional de comprimento de onda tridimensional e a imagem bidimensional correspondente de comprimento de onda multi-dimensional da Nebulosa do Caranguejo.
As estruturas tridimensionais servem como aproximações cientificamente informadas para imaginar a nebulosa. “As vistas tridimensionais de cada estrutura aninhada dão uma idéia de suas verdadeiras dimensões”, disse Summers. “Para permitir que os espectadores desenvolvam um modelo mental completo, queríamos mostrar cada estrutura separadamente, do disco circular e dos jatos em forte relevo, à radiação síncrotron como uma nuvem em torno disso e depois à luz visível como uma estrutura de gaiola ao redor do sistema inteiro.”
Essas estruturas aninhadas são específicas da Nebulosa do Caranguejo. Eles revelam que a nebulosa não é um remanescente clássico de supernova, como costumava se pensar. Em vez disso, o sistema é melhor classificado como uma nebulosa de vento pulsar. Um remanescente tradicional de supernova consiste em uma onda de explosão e detritos da supernova que foi aquecida a milhões de graus. Em uma nebulosa de vento pulsar, a região interna do sistema consiste em gás de baixa temperatura que é aquecido até milhares de graus pela radiação síncrotron de alta energia.
“É realmente através da estrutura de vários comprimentos de onda que você pode compreender de maneira mais limpa que é uma nebulosa de vento pulsar”, disse Summers. “Esse é um importante objetivo de aprendizado. Você pode entender a energia do pulsar no núcleo que se move para a nuvem síncrotron e depois para os filamentos da gaiola”.
Summers e a equipe de visualização do STScI trabalharam com Robert Hurt, principal cientista de visualização do IPAC, nas imagens do Spitzer; e Nancy Wolk, especialista em processamento de imagens no Chandra X-ray Center da CfA, nas imagens Chandra. Seu passo inicial foi revisar pesquisas anteriores sobre a Nebulosa do Caranguejo, um objeto intensamente estudado que se formou a partir de uma supernova vista em 1054 por astrônomos chineses.
Começando com as imagens bidimensionais do Hubble, Spitzer e Chandra, a equipe trabalhou com especialistas para analisar as complexas estruturas aninhadas que compõem a nebulosa e identificar o melhor comprimento de onda para representar cada componente. A interpretação tridimensional é guiada por dados científicos, conhecimento e intuição, com características artísticas preenchendo as estruturas.
A visualização é parte de uma nova geração de produtos e experiências que estão sendo desenvolvidas pelo programa Universe of Learning da NASA. O esforço combina uma conexão direta com a ciência e os cientistas das missões de Astrofísica da NASA, com atenção às necessidades do público, para permitir que jovens, famílias e alunos ao longo da vida explorem questões fundamentais da ciência, experimentem como a ciência é feita e descubram o universo por si mesmos.
Este vídeo demonstra o poder da astronomia de vários comprimentos de onda. Ajuda o público a entender como e por que os astrônomos usam várias regiões do espectro eletromagnético para explorar e aprender sobre o nosso universo.
Publicado em 08/01/2020
Artigo original:
- https://phys.org/news/2020-01-nasa-great-observatories-astronomers-d.html
- https://www.spacetelescope.org/
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