Een nieuwe visualisatie biedt een uitzonderlijke virtuele reis - compleet met een 360-graden uitzicht - naar het centrum van ons eigen sterrenstelsel, De melkweg. Dit project, gemaakt met behulp van gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en andere telescopen, stelt kijkers in staat om hun eigen verkenning van de fascinerende omgeving van vluchtige massieve sterren en krachtige zwaartekracht rond het monsterlijke zwarte gat in het centrum van de Melkweg te bepalen.

De aarde bevindt zich ongeveer 26, 000 lichtjaren, of ongeveer 150, 000 biljoen mijl, vanuit het centrum van de Melkweg. Hoewel mensen daar niet fysiek kunnen reizen, wetenschappers hebben deze regio kunnen bestuderen met behulp van gegevens van krachtige telescopen die licht in verschillende vormen kunnen detecteren, inclusief röntgen- en infraroodlicht.

Deze visualisatie bouwt voort op infraroodgegevens met de Very Large Telescope van de European Southern Observatory van 30 massieve stellaire reuzen, Wolf-Rayet-sterren genaamd, die binnen ongeveer 1,5 lichtjaar van het centrum van onze Melkweg draaien. Krachtige gaswinden die van het oppervlak van deze sterren stromen, voeren enkele van hun buitenste lagen de interstellaire ruimte in.

Wanneer het uitstromende gas botst met eerder uitgestoten gas van andere sterren, de botsingen veroorzaken schokgolven, vergelijkbaar met sonische knallen, die het gebied doordringen. Deze schokgolven verhitten het gas tot miljoenen graden, waardoor het gloeit in röntgenstralen. Uitgebreide observaties met Chandra van de centrale regio's van de Melkweg hebben kritische gegevens opgeleverd over de temperatuur en distributie van dit gas van miljoenen graden.

Astronomen willen beter begrijpen welke rol deze Wolf-Rayet-sterren spelen in de kosmische omgeving in het centrum van de Melkweg. Vooral, ze zouden graag willen weten hoe de sterren interageren met de meest dominante bewoner van het Galactische centrum:het superzware zwarte gat dat bekend staat als Sagittarius A* (afgekort Sgr A*). Vooraanstaand en toch onzichtbaar, Sgr A* heeft een massa die overeenkomt met zo'n vier miljoen zonnen.

De visualisatie van het Galactische Centrum is een 360-graden film die de kijker onderdompelt in een simulatie van het centrum van onze Melkweg. De kijker bevindt zich op de locatie van Sgr A* en kan ongeveer 25 Wolf-Rayet-sterren zien (wit, fonkelende objecten) die in een baan rond Sgr A* draaien terwijl ze continu stellaire winden uitstoten (zwart tot rood tot geel kleurenschaal). Deze winden botsen met elkaar, en dan spiraliseert een deel van dit materiaal (gele klodders) naar Sgr A*. De film toont twee simulaties, die elk ongeveer 350 jaar in het verleden beginnen en 500 jaar overspannen. De eerste simulatie toont Sgr A* in een rustige staat, terwijl de tweede een gewelddadigere Sgr A* bevat die zijn eigen materiaal verdrijft, waardoor de aangroei van samengeklonterd materiaal (gele klodders) die zo prominent aanwezig is in het eerste deel, wordt uitgeschakeld.

Wetenschappers hebben de visualisatie gebruikt om de effecten van Sgr A* op zijn sterrenburen te onderzoeken. Omdat de sterke zwaartekracht van Sgr A* klompjes materiaal naar binnen trekt, getijdenkrachten rekken de klonten uit naarmate ze dichter bij het zwarte gat komen. Sgr A* beïnvloedt ook zijn omgeving door incidentele uitbarstingen uit zijn omgeving die resulteren in de verdrijving van materiaal weg van het gigantische zwarte gat, zoals te zien is in het laatste deel van de film. Deze uitbarstingen kunnen ertoe leiden dat een deel van het gas dat door de Wolf-Rayet-winden wordt geproduceerd, wordt verwijderd.

De onderzoekers, onder leiding van Christopher Russell van de Pauselijke Katholieke Universiteit van Chili, gebruikte de visualisatie om de aanwezigheid van eerder gedetecteerde röntgenstralen in de vorm van een schijf te begrijpen die zich ongeveer 0,6 lichtjaar buiten Sgr A* uitstrekken. Hun werk laat zien dat de hoeveelheid röntgenstraling die door deze botsende winden wordt gegenereerd, afhangt van de sterkte van de uitbarstingen aangedreven door Sgr A*, en ook de hoeveelheid tijd die is verstreken sinds een uitbarsting heeft plaatsgevonden. Sterkere en recentere uitbarstingen resulteren in een zwakkere röntgenstraling.

De informatie die werd verschaft door de theoretische modellering en een vergelijking met de sterkte van de röntgenstraling die werd waargenomen met Chandra, bracht Russell en zijn collega's ertoe om vast te stellen dat Sgr A* hoogstwaarschijnlijk een relatief krachtige uitbarsting had die in de afgelopen paar eeuwen begon. Bovendien, hun bevindingen suggereren dat de uitbarsting van het superzware zwarte gat nog steeds het gebied rond Sgr A* treft, hoewel het ongeveer honderd jaar geleden eindigde.

De 360-graden video van het Galactic Center wordt ideaal bekeken in virtual reality (VR)-brillen, zoals Samsung Gear VR of Google Cardboard. De video is ook te bekijken op smartphones met behulp van de YouTube-app. Door de telefoon te verplaatsen, wordt een ander deel van de film weergegeven, het nabootsen van het effect in de VR-bril. Eindelijk, met de meeste browsers op een computer kunnen ook 360-gradenvideo's op YouTube worden weergegeven. Rondkijken, ofwel klik en sleep de video, of klik op het richtingspad in de hoek.

Christopher Russell presenteerde deze nieuwe visualisatie en de gerelateerde wetenschappelijke bevindingen op de 231e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington, gelijkstroom. Sommige resultaten zijn gebaseerd op een paper van Russell et al, gepubliceerd in 2017 in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . Een online versie staat hier. De co-auteurs van dit artikel zijn Daniel Wang van de Universiteit van Massachusetts in Amherst, Mass. en Jorge Cuadra van de Pauselijke Katholieke Universiteit van Chili. NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, beheert het Chandra-programma voor NASA's Science Mission Directorate in Washington. Het Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, bestuurt Chandra's wetenschappelijke en vliegoperaties.