NASALa nouvelle visualisation 3D des « Piliers de la Création » par les astronomes combine les données des télescopes spatiaux Hubble et James Webb pour offrir une expérience immersive de ces célèbres nuages ​​créateurs d’étoiles.

Une nouvelle visualisation époustouflante permet aux spectateurs d’explorer des questions fondamentales en science, de découvrir comment la science est réalisée et de découvrir l’univers par eux-mêmes.

Une équipe de scientifiques apprenants de la NASA au Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland, a produit une nouvelle visualisation 3D époustouflante des imposants « Piliers de la Création » dans la Nébuleuse de l’Aigle en combinant les données des télescopes spatiaux Hubble et James Webb de la NASA. . Il s’agit du film multi-longueurs d’onde le plus complet et le plus détaillé à ce jour sur ces célèbres nuages ​​générateurs d’étoiles.

Les Piliers de la Création apparaissent dans une nouvelle visualisation des télescopes Hubble et Webb de la NASA

Il a acquis une grande renommée en 1995 grâce à la NASA Le télescope spatial HubbleLes piliers de la création au cœur de la nébuleuse de l’Aigle ont captivé l’imagination du monde avec leur beauté impressionnante et majestueuse.

La NASA a publié une nouvelle visualisation 3D de ces imposantes structures célestes à l’aide des données des télescopes spatiaux Hubble et James Webb de la NASA. Il s’agit du film multi-longueurs d’onde le plus complet et le plus détaillé à ce jour sur ces nuages ​​générateurs d’étoiles.

Informations à partir de plusieurs longueurs d’onde

« En volant à travers et entre les colonnes, les spectateurs peuvent découvrir leur structure 3D et voir à quel point ils sont différents dans le spectacle de lumière visible de Hubble par rapport au spectacle de lumière infrarouge de Webb », a expliqué Frank Summers, scientifique principal en visualisation du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore. .Qui a dirigé l’équipe de développement du film pour le programme de la NASA. Le monde de l’apprentissage. « Le contraste les aide à comprendre pourquoi il existe plus d’un télescope spatial pour observer différents aspects du même objet. »

Les quatre piliers de la création, composés principalement d’hydrogène moléculaire froid et de poussière, sont érodés par des vents intenses et un fort rayonnement ultraviolet provenant de jeunes étoiles chaudes à proximité. Des structures en forme de doigts plus grandes que le système solaire émergent du sommet des colonnes. Il pourrait y avoir des étoiles embryonnaires enfouies à l’intérieur de ces doigts. La colonne la plus longue s’étend sur trois années-lumière, soit les trois quarts de la distance entre notre soleil et l’étoile la plus proche de nous.

Données d’observation et précision scientifique

Le film emmène les visiteurs dans les structures 3D des colonnes. Plutôt qu’une explication technique, la vidéo est basée sur des données d’observation provenant d’un article scientifique dirigé par Anna McLeod, professeure adjointe à l’Université de Durham au Royaume-Uni. McLeod a également servi de conseiller scientifique sur le projet de film.

« Les piliers de la création ont toujours été dans nos esprits pour la création 3D. Les données de Webb combinées aux données de Hubble nous ont permis de voir les piliers de manière plus détaillée », a déclaré Greg Bacon, responsable de la production de STScI. « Comprendre la science et comment mieux la représenter. a permis à notre petite équipe de Talented de relever le défi de visualiser cette structure distinctive.

Observations et compréhension de plusieurs longueurs d’onde

Cette nouvelle technologie permet aux spectateurs de découvrir comment deux des télescopes spatiaux les plus puissants au monde travaillent ensemble pour fournir une image plus complexe et plus complète des panaches. Hubble voit les objets briller dans la lumière visible, à des milliers de degrés. La vision infrarouge de Webb, sensible aux objets plus froids avec des températures de seulement quelques centaines de degrés, pénètre la poussière trouble pour voir les étoiles incrustées dans les colonnes.

« Lorsque nous combinons les observations des télescopes spatiaux de la NASA sur différentes longueurs d’onde de lumière, nous élargissons notre compréhension de l’univers », a déclaré Mark Clampin, directeur de la division d’astrophysique au siège de la NASA à Washington. « La région des Piliers de la Création continue de nous fournir de nouvelles informations qui font progresser notre compréhension de la formation des étoiles. Désormais, grâce à cette nouvelle visualisation, chacun peut découvrir ce paysage riche et captivant d’une nouvelle manière.

Intégrer l’exploration spatiale dans l’éducation publique

Produite pour la NASA par STScI avec des partenaires de Caltech/IPAC et développée par le projet Learning Universe AstroViz de la NASA, la visualisation 3D (première vidéo de cet article) fait partie d’une vidéo racontée plus longue (deuxième vidéo de cet article) qui combine un contact direct avec la science et les scientifiques participant aux missions d’astrophysique de la NASA, en prêtant attention aux besoins du public jeune, des familles et des apprenants permanents. Il permet aux téléspectateurs d’explorer des questions fondamentales en science, de découvrir comment la science est réalisée et de découvrir l’univers par eux-mêmes.

Nouveaux développements et outils pédagogiques

L’image met en évidence plusieurs étapes de la formation des étoiles. Lorsque les spectateurs s’approchent du pilier central, ils voient à son sommet une protoétoile nouveau-née brillant d’un rouge vif dans la lumière infrarouge. Près du haut de la colonne de gauche se trouve un jet diagonal de matière éjecté d’une étoile nouveau-née. Bien que le jet soit la preuve de la naissance de la star, les spectateurs ne peuvent pas voir la star elle-même. Enfin, au bout de l’un des « doigts » saillants de la colonne de gauche, se trouve une toute nouvelle étoile lumineuse.

Cette image montre un modèle imprimé en 3D des célèbres piliers de la création dans la nébuleuse de l’Aigle. Le modèle informatique 3D sculpté utilisé pour visualiser les Piliers de la Création a été converti au format de fichier STL et placé sur une base ronde pour être utilisé avec des imprimantes 3D. Crédit : Leah Hostak (STScI), Ralph Crawford (STScI), scientifique en apprentissage de la NASA

Élargir la participation du public à l’astronomie

Le produit supplémentaire de cette visualisation est un nouveau produit Modèle imprimable en 3D des piliers de la création. Le modèle de base des quatre piliers utilisé dans la visualisation a été adapté au format de fichier STL, afin que les spectateurs puissent télécharger le fichier modèle et l’imprimer sur des imprimantes 3D. L’examen de la structure des piliers de cette manière tactile et interactive ajoute de nouvelles perspectives et idées à l’expérience globale.

Conclusion : Formation continue et exploration

D’autres visualisations et connexions entre la science des nébuleuses et les apprenants peuvent être explorées à travers d’autres produits produits par Learning World de la NASA, tels que Largeur de l’espace, une exposition vidéo actuellement présentée 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 grâce à des outils interactifs désormais disponibles dans les musées et les planétariums.

Les documents Learning World de la NASA sont basés sur des travaux soutenus par la NASA dans le cadre du prix n° NNX16AC65A décerné au Space Telescope Science Institute, en collaboration avec le California Institute of Technology/IPAC, Pasadena, Californie, et le Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, et le Jet Propulsion Laboratory, La Cañada Flintridge, Californie.

Le télescope spatial Hubble, lancé en 1990, est l’un des instruments les plus importants de l’histoire de l’astronomie. En orbite autour de la Terre à une altitude d’environ 547 kilomètres, Hubble a révolutionné notre compréhension de l’univers grâce à sa vision claire et extrêmement profonde du cosmos, dégagée de l’atmosphère terrestre. Au fil des décennies, il a fourni des données inestimables et des images époustouflantes qui ont conduit à des découvertes majeures dans divers domaines de l’astrophysique, notamment sur le taux d’expansion de l’univers, l’existence de la matière noire et les propriétés des exoplanètes. Contrairement aux télescopes au sol, Hubble peut capturer des images haute résolution dans la lumière ultraviolette, visible et proche infrarouge, offrant ainsi une vue complète des objets célestes et des phénomènes qui ont modifié les connaissances scientifiques et l’intérêt du public pour l’exploration spatiale.

le Télescope spatial James Webb Le télescope James Webb, lancé le 25 décembre 2021, représente la prochaine grande avancée dans le domaine des observatoires spatiaux. Situé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, le télescope James Webb est conçu pour observer l’univers principalement dans le spectre infrarouge, lui permettant de remonter plus loin dans le temps que jamais, au-delà de l’apocalypse. le Big Bang. Cette capacité permet aux astronomes d’étudier la formation des galaxies, des étoiles et des premiers systèmes planétaires. Le groupe d’instruments avancés de Webb et son miroir primaire plus grand que celui de son prédécesseur, le télescope spatial Hubble, offrent une résolution et une sensibilité sans précédent, ce qui le rend idéal pour sonder les atmosphères exoplanétaires et détecter des signes potentiels de vie. L’emplacement unique du télescope au deuxième point de Lagrange (L2) le protège de la lumière et de la chaleur du Soleil et de la Terre, lui permettant ainsi d’observer l’univers avec un minimum d’interférences.

Le programme World of Learning de la NASA est un programme intégré d’apprentissage et d’enseignement de l’astronomie qui fournit des ressources et une expertise pour aider le public à comprendre l’univers tout en le connectant à la science et à la technologie des missions d’astrophysique de la NASA. Grâce à une collaboration entre la Direction des missions scientifiques de la NASA, le Space Telescope Science Institute, le California Institute of Technology, le Jet Propulsion Laboratory et le Smithsonian Astrophysical Observatory, ce programme propose une large gamme de matériels, notamment des visualisations, des simulations interactives et des activités éducatives. Ces ressources sont conçues pour impliquer les apprenants de tous âges dans le processus de découverte scientifique, inspirer la prochaine génération d’astronomes et faire progresser la compréhension générale de l’univers.

Cela fait neuf mois que le vaisseau spatial OSIRIS-REx de la NASA a renvoyé des échantillons de l’astéroïde Bennu sur Terre. Les échantillons représentent certains des matériaux primordiaux et vierges du système solaire. Il est parvenu entre les mains des scientifiques et leurs travaux révèlent quelques surprises.

Certains matériaux présents dans les échantillons suggèrent que Bennu avait un passé aqueux.

La NASA a choisi Bennu pour la mission d’échantillonnage OSIRIS-REx pour plusieurs raisons. Premièrement, il s’agit d’un astéroïde géocroiseur (NEA), il est donc relativement proche de la Terre. Il n’est pas non plus très grand (environ 500 mètres de diamètre) et tourne suffisamment lentement pour permettre un échantillonnage en toute sécurité.

Mais la raison principale était peut-être sa composition. C’est un astéroïde de type B, un sous-type d’astéroïde carboné, ce qui signifie… Il contient des molécules organiquesTrouver des molécules organiques dans tout le système solaire est un moyen de retracer son origine et sa formation.

Le retour d’échantillons sur Terre constitue le moyen le meilleur et le plus complet d’étudier les astéroïdes. Les fragments d’astéroïdes qui tombent sur Terre ont une valeur scientifique. Mais une grande partie des matériaux les plus légers brûle tout simplement lorsqu’elle pénètre dans l’atmosphère terrestre, laissant un énorme trou dans notre compréhension.

Les missions spatiales semblent toujours nous surprendre d’une manière ou d’une autre. S’ils ne le faisaient pas, ils seraient moins incités à les envoyer. Dans ce cas, l’échantillon contient des produits chimiques qu’OSIRIS-REx n’a pas pu détecter lors de l’étude de Bennu.

Une nouvelle recherche dans la revue Meteoritics and Planetary Science présente ces résultats. C’est intitulé « Astéroïde (101955) Bennu en laboratoire : Caractéristiques de l’échantillon collecté par OSIRIS-REx.« Le co-auteur est Dante S. Lauretta, chercheur principal de la mission OSIRIS-REx et professeur de sciences planétaires au laboratoire lunaire et planétaire de l’université d’Arizona. L’article donne un aperçu de l’échantillon et sert de catalogue à partir duquel les chercheurs peuvent commander des échantillons de matériel pour leurs recherches.

« Avoir l’opportunité d’approfondir l’échantillon OSIRIS-REx de Bennu après toutes ces années est très excitant », a déclaré Lauretta dans un communiqué de presse. « Cette avancée répond non seulement à des questions de longue date sur les débuts du système solaire, mais ouvre également de nouvelles voies de recherche sur la formation de la Terre en tant que planète habitable. Les idées décrites dans notre document de synthèse ont suscité davantage de curiosité, ce qui nous a donné envie de le faire. explorer plus profondément.

« Nous décrivons la livraison initiale et l’affectation de cet échantillon d’astéroïde et présentons ses propriétés physicochimiques et minéralogiques issues des premières analyses », ont écrit les auteurs dans leur article. Le spécimen de 120 grammes remonte à des milliards d’années. Il est pur, ce qui signifie qu’il n’a ni fondu ni solidifié depuis sa formation.

L’équipe de traitement des astromatériaux du Johnson Space Center de la NASA a utilisé la procédure Advanced Astromaterials Imaging and Visualization (AIVA) pour documenter l’état de l’échantillon et de l’équipement d’échantillonnage. Cela a été fait alors que l’échantillon était encore dans sa boîte à gants, qui présente à cet effet une réflectivité élevée. Il s’agit d’un processus méticuleux qui implique des centaines d’images empilées ensemble.

En général, l’échantillon est sombre. Mais des textures plus lumineuses sont intercalées partout. « Certaines pierres semblent être tachetées d’un matériau plus brillant qui forme des veines et des écailles », ont écrit les chercheurs. Le plus gros morceau mesure environ 3,5 cm de long, mais il est constitué en grande partie de poussière. Les pierres en forme de schiste ont la densité la plus faible et les pierres mouchetées ont la densité la plus élevée.

« Certaines phases à haute réflectivité ont une structure cristalline hexagonale, tandis que d’autres phases apparaissent sous forme d’amas de petites sphères, de plaquettes et de dodécaèdres », écrivent les auteurs. L’ensemble contient également quelques pièces individuelles à haute réflectivité.

En général, les matériaux sont regroupés en trois catégories :

• Un matériau en forme de crête avec des surfaces inégales. Leurs surfaces sont caractérisées par des crêtes arrondies et des dépressions rappelant le chou-fleur. Ce matériau est généralement sombre mais contient des matériaux microscopiques plus brillants.
• Particules aux coins cassés et aux bords plus nets. Il a des formes hexagonales et polygonales et quelques couches. Ils sont généralement sombres, mais certaines faces présentent des éclats métalliques et des reflets spéculaires. Il contient également des inclusions hautement réfléchissantes telles que des matériaux irréguliers.
• Les particules tachetées sont pour la plupart de couleur plus foncée mais contiennent des couches de matériau réfléchissant. Le matériau réfléchissant comble les petites fissures du matériau plus foncé et apparaît également sous forme de flocons brillants individuels.

Des échantillons représentatifs ont également été analysés dans d’autres institutions aux États-Unis à l’aide de divers instruments, notamment un spectromètre de masse à plasma, un spectromètre infrarouge et un tomographe informatique à rayons X. Ces analyses ont révélé d’autres informations, telles que les densités de particules et l’abondance des éléments. Il contient notamment des informations isotopiques sur l’hydrogène, le carbone, l’azote et l’oxygène. Il compare également cette abondance à celle trouvée sur d’autres astéroïdes.

Mais ce qui ressort de cette analyse préliminaire, c’est l’échantillon serpentin Et d’autres minéraux argileux. Sa présence est similaire à celle que l’on trouve sur les bords du milieu de l’océan sur Terre, là où le manteau terrestre rencontre l’eau.

Sur Terre, le contact entre les matériaux du manteau et l’eau des océans entraîne également la formation d’argiles et d’autres minéraux tels que les carbonates, les oxydes de fer et les sulfures de fer. Ces minéraux ont également été trouvés dans l’échantillon de Bennu.

Mais il y a une découverte qui se démarque parmi les autres : les phosphates hydrosolubles. Ces composés se trouvent dans toute la biosphère terrestre et constituent un élément important de la biochimie.

La mission Hayabusa 2 de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale a trouvé un phosphate similaire dans un échantillon prélevé sur l’astéroïde Ryugu. Mais le phosphate de Benno est différent. Contrairement à tout autre échantillon d’astéroïde, il ne contient pas d’impuretés ni de grains de différentes tailles. Le phosphate de sodium et de magnésium dans l’échantillon de Bennu indique un passé aqueux.

« La présence et l’état du phosphate, ainsi que d’autres éléments et composés sur Bennu, indiquent un passé aqueux pour l’astéroïde », a déclaré Lauretta. « Bennu fait probablement partie d’un monde plus humide, bien que cette hypothèse nécessite une enquête plus approfondie.

Dans leurs recherches, les auteurs identifient plusieurs hypothèses sur le passé de Bennu. L’un d’eux déclare que « … les roches dominantes à la surface de Bennu ont des caractéristiques minéralogiques, pétrologiques et de composition très similaires à celles des chondrites carbonatées plus hydro-altérées ».

L’échantillon Bennu montre également que l’astéroïde est chimiquement primitif, ce qui signifie qu’il est resté largement inchangé depuis sa formation. Les roches n’ont ni fondu ni solidifié depuis leur formation initiale. Les propriétés fondamentales de l’astéroïde reflètent également celles du Soleil.

« L’échantillon que nous avons ramené constitue actuellement le plus grand réservoir de matière d’astéroïde non altérée sur Terre », a déclaré Loretta.

Des recherches préliminaires montrent également que Bennu est riche en carbone et en azote, des indices importants sur les origines de l’astéroïde. Ces produits chimiques jouent également un rôle dans l’émergence de la vie, ajoutant à leur curiosité.

« Ces résultats soulignent l’importance de collecter et d’étudier les matériaux provenant d’astéroïdes comme Bennu, en particulier les matériaux de faible densité qui brûlent généralement lorsqu’ils entrent dans l’atmosphère terrestre », a déclaré Lauretta. « Ces matériaux détiennent la clé pour élucider les processus complexes de formation du système solaire et de biochimie qui pourraient avoir contribué à l’émergence de la vie sur Terre. »

Harold Connolly est l’un des auteurs de l’étude et un scientifique chargé des échantillons de mission qui dirige l’équipe d’analyse des échantillons. Il est également professeur à l’Université Rowan à Glassboro, dans le New Jersey, et chercheur invité à l’Université de l’Arizona. « Les échantillons de Bennu sont des roches exoplanétaires incroyablement belles », a déclaré Connolly. « Chaque semaine, l’analyse effectuée par l’équipe d’analyse d’échantillons OSIRIS-REx fournit de nouveaux résultats, parfois surprenants, qui contribuent à imposer des contraintes importantes sur l’origine et l’évolution des planètes semblables à la Terre. »

Et ce n’est que le début. Grâce à ces évaluations et à ce catalogage, les chercheurs du monde entier demanderont des échantillons pour leurs propres recherches.

D’autres secrets seront révélés.