太空探索：科學家將觀眾帶到了銀河系的中心！

新的可視化提供了一個特殊的虛擬旅行 - 完整的360度視圖 - 到我們的家庭銀河系銀河系的中心。這個項目是利用美國宇航局錢德拉X射線天文臺和其他望遠鏡的數據製作的，它允許觀眾控制自己探索迷人的大質量恆星環境以及位於銀河系中心的怪物黑洞周圍的強大引力。

地球距離銀河系中心約26,000光年，約150,000萬億英里。雖然人類無法在那裡實際旅行，但科學家們已經能夠利用強大的望遠鏡數據研究這個區域，這些望遠鏡可以探測各種形式的光，包括X射線和紅外光。

這種可視化基於紅外數據，歐洲南方天文臺的超大望遠鏡由30顆巨大的恆星望遠鏡組成，稱為Wolf-Rayet恆星，在我們銀河系中心的約1.5光年內進行軌道運行。從這些恆星表面流出的強大的氣體風將它們的一些外層帶入星際空間。

當流出的氣體與先前從其他恆星噴出的氣體碰撞時，碰撞產生衝擊波，類似於聲波轟擊，滲透到該區域。這些衝擊波將氣體加熱到數百萬度，從而使其在X射線中發光。與錢德拉對銀河系中心區域的廣泛觀察提供了關於這種數百萬度氣體的溫度和分佈的關鍵數據。

天文學家有興趣更好地瞭解這些沃爾夫 - 瑞葉星在銀河系中心的宇宙鄰域中扮演的角色。特別是，他們想知道恆星如何與銀河系中心最主要的居民相互作用：稱為射手座A （縮寫為Sgr A ）的超大質量黑洞。卓越而不可見，Sgr A 的質量相當於大約四百萬個太陽。

銀河系中心可視化是一部360度電影，讓觀眾沉浸在銀河系中心的模擬中。觀察者位於Sgr A 的位置，能夠看到大約25顆Wolf-Rayet星（白色，閃爍的物體）繞著Sgr A 軌道運行，因為它們不斷地彈出恆星風（黑色到紅色到黃色的比例）。這些風相互碰撞，然後這些材料（黃色斑點）中的一些螺旋朝向Sgr A 。這部電影展示了兩個模擬，每個模擬在過去350年左右開始，持續500年。第一次模擬顯示Sgr A處於平靜狀態，而第二次模擬顯示更加猛烈的Sgr A 正在排出其自身的材料，從而關閉在第一部分中如此突出的成塊材料（黃色斑點）的增加。

科學家們已經使用可視化來檢查Sgr A 對其恆星鄰居的影響。由於Sgr A 的強引力向內拉出一團物質，潮汐力隨著它們靠近黑洞而拉伸。Sgr A 也會通過偶爾的鄰近爆發影響周圍環境，導致物質從巨大的黑洞中被驅逐出去，如電影后期所示。這些爆發可以清除Wolf-Rayet風產生的一些氣體。

由智利天主教大學的Christopher Russell領導的研究人員利用這種可視化來理解先前檢測到的X射線的存在形狀，從Sgr A 向外延伸約0.6光年。他們的工作表明，這些碰撞風產生的X射線的數量取決於Sgr A 驅動的爆發強度，以及自火山爆發以來所經過的時間量。更強烈和更近期的爆發導致X射線發射較弱。

通過理論建模提供的信息以及與Chandra觀察到的X射線發射強度的比較，Russell和他的同事們確定Sgr A 最有可能在過去幾個世紀內發生相對強大的爆發。此外，他們的研究結果表明，超大質量黑洞的爆發仍然影響著Sgr A 周圍的區域，儘管它大約在一百年前結束。

銀河中心的360度視頻非常適合在虛擬現實（VR）護目鏡中觀看，例如Samsung Gear VR或Google Cardboard。您還可以使用YouTube應用在智能手機上觀看該視頻。將手機移動到平底鍋上以顯示電影的不同部分，模仿VR護目鏡中的效果。最後，計算機上的大多數瀏覽器也允許在YouTube上顯示360度視頻。要環顧四周，請單擊並拖動視頻，或單擊角落中的方向鍵。

克里斯托弗羅素在華盛頓特區第231屆美國天文學會會議上介紹了這一新的可視化和相關的科學發現。一些結果是基於Russell等人於2017年在皇家天文學會月刊上發表的論文。在線版本在這裡。本文的共同作者是來自馬薩諸塞州阿默斯特的馬薩諸塞大學的Daniel Wang和來自智利天主教大學的Jorge Cuadra。美國宇航局位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心負責管理美國宇航局華盛頓科學任務理事會的錢德拉計劃。位於馬薩諸塞州劍橋的史密森天體物理天文臺控制著錢德拉的科學和飛行運行。