År 1054 e.Kr. Kinesiska skybevakare bevittnade det plötsliga uppträdandet av en "ny stjärna" på himlen, som de registrerade som sex gånger ljusare än Venus, vilket gör det till den ljusaste observerade stjärnhändelsen i historien. Denna "gäststjärna, "som de beskrev det, var så ljus att folk såg det på himlen under dagen i nästan en månad. Indianer registrerade också dess mystiska utseende i hällristningar.

Att observera nebulosan med tidens största teleskop, Lord Rosse döpte 1844 föremålet till "Krabban" på grund av dess tentakelliknande struktur. Men det var inte förrän på 1900-talet som astronomer insåg att nebulosan var den överlevande reliken från supernovan 1054, explosionen av en massiv stjärna.

Nu, astronomer och visualiseringsspecialister från NASA:s Universe of Learning-program har kombinerat det synliga, infraröd, och röntgenbild av NASA:s stora observatorier för att skapa en tredimensionell representation av den dynamiska krabbnebulosan.

Datorgrafikvisualiseringen med flera våglängder är baserad på bilder från Chandra X-ray Observatory och rymdteleskopen Hubble och Spitzer. Den cirka fyra minuter långa videon dissekerar den intrikata kapslade strukturen som utgör detta stjärnlik, ge tittarna en bättre förståelse för de extrema och komplexa fysiska processer som driver nebulosan. Kraftpaketet "motor" som aktiverar hela systemet är en pulsar, en snabbt snurrande neutronstjärna, den supertäta krossade kärnan av den exploderade stjärnan. Den lilla dynamo spränger ut blåsande strålningspulser 30 gånger i sekunden med otrolig klockprecision.

Astronomer och visualiseringsspecialister från NASA:s Universe of Learning-program har kombinerat det synliga, infraröd, och röntgenbild av NASA:s stora observatorier för att skapa en tredimensionell representation av den dynamiska krabbnebulosan, de trasiga resterna av en exploderad stjärna.

Datorgrafikvisualiseringen med flera våglängder är baserad på bilder från Chandra X-ray Observatory och rymdteleskopen Hubble och Spitzer.

Den cirka fyra minuter långa videon dissekerar den intrikata kapslade strukturen som utgör detta stjärnlik, ge tittarna en bättre förståelse för de extrema och komplexa fysiska processer som driver nebulosan. Kraftpaketet "motor" som aktiverar hela systemet är en pulsar, en snabbt snurrande neutronstjärna, den supertäta krossade kärnan av den exploderade stjärnan. Den lilla dynamo spränger ut blåsande strålningspulser 30 gånger i sekunden med otrolig klockprecision.

Visualiseringen producerades av ett team vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland; Caltech/IPAC i Pasadena, Kalifornien; och Centrum för Astrofysik | Harvard &Smithsonian (CfA) i Cambridge, Massachusetts. Den kommer att debutera vid American Astronomical Society-mötet i Honolulu, Hawaii. Filmen är tillgänglig för planetarier och andra centra för informellt lärande över hela världen.

"Att se tvådimensionella bilder av ett objekt, speciellt av en komplex struktur som krabbanebulosan, ger dig inte en bra uppfattning om dess tredimensionella natur, " förklarade STScI:s visualiseringsforskare Frank Summers, som ledde teamet som utvecklade filmen. "Med denna vetenskapliga tolkning, vi vill hjälpa människor att förstå krabbanebulosans kapslade och sammanlänkade geometri. Samspelet mellan multivåglängdsobservationerna belyser alla dessa strukturer. Utan att kombinera röntgen, infraröd, och synligt ljus, du får inte hela bilden."

Vissa strukturer och processer, drivs av pulsarmotorn i hjärtat av nebulosan, ses bäst vid speciella våglängder.

Filmen börjar med att visa krabbanebulosan i sitt sammanhang, pekar ut dess plats i stjärnbilden Oxen. Denna vy zoomar in för att presentera Hubble, Spitzer, och Chandra-bilder av krabbanebulosan, var och en markerar en av de kapslade strukturerna i systemet. Videon börjar sedan en långsam uppbyggnad av den tredimensionella röntgenstrukturen, visar pulsaren och en ringad skiva av strömsatt material, och lägga till strålar av partiklar som avfyras från motsatta sidor av den energiska dynamo.

Därefter visas en roterande infraröd vy av ett moln som omsluter pulsarsystemet, och lyser från synkrotronstrålning. Denna distinkta form av strålning uppstår när strömmar av laddade partiklar spirar runt magnetfältslinjer. Det finns också infraröda utsläpp från damm och gas.

Krabbnebulosans yttre skal med synligt ljus dyker upp härnäst. Ser ut som en bur runt hela systemet, detta skal av glödande gas består av tentakelformade filament av joniserat syre (syre saknar en eller flera elektroner). Tsunamin av partiklar som pulsaren släpper lös driver på detta expanderande skräpmoln som ett djur som skramlar i sin bur.

Röntgen, infraröd, och modeller av synligt ljus kombineras i slutet av filmen för att avslöja både en roterande tredimensionell multivåglängdsvy och motsvarande tvådimensionella multivåglängdsbild av krabbanebulosan.

De tredimensionella strukturerna fungerar som vetenskapligt informerade approximationer för att föreställa sig nebulosan. "De tredimensionella vyerna av varje kapslad struktur ger dig en uppfattning om dess verkliga dimensioner, ", sa Summers. "För att göra det möjligt för tittarna att utveckla en komplett mental modell, vi ville visa varje struktur separat, från den ringade skivan och jetstrålar i stark lättnad, till synkrotronstrålningen som ett moln runt det, och sedan det synliga ljuset som en burstruktur som omger hela systemet."

Dessa kapslade strukturer är speciella för krabbnebulosan. De avslöjar att nebulosan inte är en klassisk supernovarest som man en gång trodde. Istället, systemet är bättre klassificerat som en pulsarvindnebulosa. En traditionell supernovarest består av en sprängvåg, och skräp från supernovan som har värmts upp till miljontals grader. I en pulsarvindnebulosa, Systemets inre område består av lågtemperaturgas som värms upp till tusentals grader av den högenergiska synkrotronstrålningen.

"Det är verkligen via multivåglängdsstrukturen som du bättre kan förstå att det är en pulsarvindnebulosa, ", sade Summers. "Detta är ett viktigt inlärningsmål. Du kan förstå energin från pulsaren i kärnan som rör sig ut till synkrotronmolnet, och sedan vidare ut till filamenten i buren."

Summers och STScI-visualiseringsteamet arbetade med Robert Hurt, ledande visualiseringsforskare vid IPAC, på Spitzer-bilderna; och Nancy Wolk, bildbehandlingsspecialist vid Chandra X-ray Center vid CfA, på Chandra-bilderna. Deras första steg var att granska tidigare forskning om krabbnebulosan, ett intensivt studerat föremål som bildades från en supernova som sågs 1054 av kinesiska astronomer.

Börjar med den tvådimensionella Hubble, Spitzer, och Chandra bilder, teamet arbetade med experter för att analysera de komplexa kapslade strukturerna som består av nebulosan och identifiera den bästa våglängden för att representera varje komponent. Den tredimensionella tolkningen styrs av vetenskapliga data, kunskap, och intuition, med konstnärliga drag som fyller ut strukturerna.

Visualiseringen är en av en ny generation av produkter och upplevelser som utvecklas av NASA:s Universe of Learning-program. Insatsen kombinerar en direkt koppling till vetenskapen och forskarna vid NASA:s astrofysikuppdrag med uppmärksamhet på publikens behov för att möjliggöra ungdomar, familjer, och livslånga lärande att utforska grundläggande frågor inom vetenskap, uppleva hur vetenskap görs, och upptäcka universum själva.

Den här videon visar kraften i multivåglängdsastronomi. Det hjälper publiken att förstå hur och varför astronomer använder flera regioner av det elektromagnetiska spektrumet för att utforska och lära sig om vårt universum.