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De l’observation du ciel aux modèles 3D : Les découvertes de l’observatoire Chandra peuvent être imprimées en 3D

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Pendant deux décennies, l’observatoire orbital Chandra X-ray a capturé les régions chaudes et turbulentes de l’espace, comme les étoiles explosées, les amas de galaxies et la matière autour des trous noirs. Il a aidé les scientifiques à voir les longueurs d’onde « invisibles » des objets dans l’espace et à répondre à des questions fondamentales sur l’univers. Pour un télescope spatial phare comme le Chandra de la NASA, l’univers est complètement différent. Avec un œil qui peut aller jusqu’aux quasars à la limite de l’univers observable (soit à 46,1 milliards d’années-lumière), il a capturé plus de 16 500 observations. Aujourd’hui, une collection de neuf objets 3D provenant de Chandra est disponible sur une nouvelle plateforme de la Smithsonian Institution.

Impressions 3D montrant le reste de la supernova SN 1987A à l’aide de l’imprimante Ultimaker 3. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Salvatore Orlando de l’Observatoire INAF/NASA.

Grâce à diverses techniques, les astronomes ont capturé des données provenant de Chandra et d’autres télescopes et ont construit des simulations scientifiques et des modèles 3D de ce qui était auparavant représenté comme des projections plates et bidimensionnelles sur le ciel. Tout le monde peut regarder les modèles 3D sur la plateforme en ligne de Voyager, les manipuler, les visualiser en réalité augmentée et télécharger les fichiers 3D prêts à être imprimés. La plupart des modèles imprimables en 3D et les informations sur la manière de les imprimer sont également disponibles sur le site dédié du Harvard-Smithsonian Astrophysical Observatory. Ensemble, les ressources en ligne hébergent un ensemble impressionnant de données sur certaines des découvertes les plus importantes de Chandra.

Des nébuleuses aux supernovas, la suite actuelle de modèles 3D Chandra et de fichiers imprimables en 3D présente des étoiles dans différentes phases du cycle de vie stellaire. Engageant les utilisateurs, les sites décrivent chaque objet modélisé en 3D comme une expérience unique pour comprendre les données scientifiques. Par exemple, les utilisateurs peuvent passer de l’observation des restes de l’étoile morte Cassiopée A à sa prise en main après avoir imprimé le modèle.

Des fichiers de stéréolithographie (STL) ont été utilisés pour l’impression 3D du reste de supernova de Tycho. Image reproduite avec l’aimable autorisation de la NASA/CXC/SAO/A. Jubett, N. Wolk et K. Arcand.

Toute personne ayant accès à une imprimante 3D peut également choisir d’imprimer l’onde de choc de deux novas, U Scorpii et le système d’étoiles doubles V745 Sco. Les astronomes ont vu U Scorpii – qui se trouve à environ 40 000 années-lumière de nous – entrer en éruption environ une fois par décennie. Ce système devrait donc connaître une nouvelle éruption très prochainement, ce qui devrait donner lieu à une structure imprimable très intéressante.

Quant à V745 Sco, située à environ 25 000 années-lumière de la Terre, l’observatoire Chandra X-ray a capturé la dernière éruption du système le 6 février 2014. Le nouveau modèle 3D de l’explosion montre les détails de l’onde de souffle, la masse éjectée par l’explosion et le disque de matière plus froide, qui est en grande partie épargné par les effets de l’onde de souffle. Pour chacun de ces modèles 3D et de ces histoires imprimables en 3D révélés par le vaste ensemble de données de Chandra, les utilisateurs apprennent à vivre les événements d’une manière entièrement nouvelle, ce qui en fait une expérience unique, en particulier pour les institutions telles que les bibliothèques et les musées, ainsi que pour les communautés scientifiques et éducatives.

Le modèle 3D sert d’approximation scientifique pour visualiser la nébuleuse du Crabe dans la lumière des rayons X. Image reproduite avec l’aimable autorisation de NASA/CXC/SAO/A.Jubett.

La nébuleuse du Crabe, qui contient les restes d’une étoile explosée située à environ 6 500 années-lumière de la Terre, est un autre modèle 3D fascinant et une option imprimable disponible sur Voyager. Dans ce cas, les structures révélées par les rayons X de Chandra comprennent le pulsar et un disque annulaire de matière énergisée, avec des jets de particules qui partent des extrémités opposées du pulsar énergique. Les structures 3D sont des approximations scientifiques permettant de visualiser la nébuleuse. Il est également possible de tenir une impression d’une formation d’étoiles. À environ 450 années-lumière, DG Tau a fait ses débuts stellaires sous forme de modèle 3D et de fichier imprimable sur les deux sites.

Modèle 3D du vestige de supernova IC 443 pour la réalité virtuelle. Image reproduite avec l’aimable autorisation de NASA/CXC/Brown University/A. Dupuis.

L’inclusion de la collection Chandra dans Voyager coïncide également avec la publication du dernier modèle 3D de Chandra, un étonnant vestige de supernova appelé IC 443 situé à environ 5 000 années-lumière de la Terre. Les détails du modèle sont inclus dans un article publié dans la revue Astronomy &amp ; Astrophysics par des chercheurs de l’Institut national d’astrophysique (INAF) de Palerme, en Italie. Dans une version destinée à Voyager, le modèle 3D a été transformé pour être plus adapté à la réalité augmentée et à l’impression 3D, qui nécessite des structures connectées.

Développée par le Smithsonian Digitization Program Office, la plateforme Voyager permet d’utiliser des ensembles de données comme outils d’apprentissage et de découverte. Les spectateurs peuvent explorer ces fascinantes représentations 3D d’objets dans l’espace aux côtés d’autres rendus historiques, comme une statue de George Washington ou le squelette d’un mammouth éteint. Il existe également des niveaux d’information et d’interaction supplémentaires pour les modèles 3D Chandra, notamment des visites annotées indiquant les principales caractéristiques de chaque objet cosmique.

Bien qu’il soit impossible de voler jusqu’à un objet aussi lointain et de zoomer autour de lui, les astronomes peuvent utiliser les données de Chandra pour en savoir plus sur la géométrie, la vitesse et d’autres propriétés physiques des sources cosmiques. L’expérience suscitera l’intérêt des fans de cosmologie du monde entier. Pour imprimer en 3D les ensembles de données, les utilisateurs peuvent facilement télécharger les fichiers 3D sur l’un des deux sites. Une liste complète des objets 3D Chandra, ainsi que des informations sur la manière de les visualiser et de les imprimer, sont également disponibles ici.

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