Виртуальная реальность позволяет побывать внутри взорвавшейся звезды

Кассиопея А является самым молодым из известных остатков сверхновой в Млечном Пути. Это останки звезды, которая находилась в созвездии Кассиопеи, почти в 11 000 световых годах от Земли и взорвалась почти 400 лет назад. По массе она превышала наше Солнце в 15-20 раз.

И хотя это небесное тело находится ужасно далеко, виртуальная реальность позволяет детально изучить, что происходило в звезде после взрыва.

Симуляцию под названием Cas A создала команда во главе с Кимберли Ковал Арканд из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики(CfA) и Центра вычислений и визуализации при Университете Брауна. VR опыт дает возможность астрономам, астрофизикам и просто любителям космоса воочию пережить пребывание внутри мертвой звезды. Их разработки описаны в недавней статье в журнале Communicating Astronomy with the Public.

Первый в своем роде VR проект использует рентгеновские данные миссии НАСА под названием Космическая рентгеновская обсерватория «Чандра», данные об инфракрасном излучении от космического телескопа Спитцер и оптические данные с других телескопов. Он позволяет глубже понять один из самых известных и широко изученных объектов в небе.

«Наша вселенная динамична и трехмерна, но мы не осознаем этого, постоянно смотря на вещи в двух измерениях», − сказала Арканд, руководитель отдела визуализации в CfA.

Проект Cas A основывается на предыдущих исследованиях о Кассиопее А, в ходе которых мертвую звезду преобразовали в трехмерную модель, используя рентгеновские и оптические данные с нескольких телескопов. Арканд и ее команда использовали эти данные для трансформации модели в VR опыт с помощью платформ визуализации данных MinVR и VTK.

VR опыт дает пользователям возможность детально осмотреть красочную цифровую визуализацию взрыва звезды и взаимодействовать с ее частями. Также в сцены интегрированы короткие подписи, с описанием изображенных объектов и процессов.

«Астрономы давно занимаются изучением остатков сверхновых, чтобы лучше понять, как именно звезды производят и распространяют различные элементы, имеющиеся на Земле и в космосе в целом», − сказала Кимберли Арканд.

Когда звезды взрываются, они разбрасывают свое содержимое по вселенной. По сути, они помогают создавать необходимые для жизни элементы, от железа в нашей крови до кальция в наших костях. Исследователи полагают, что все эти вещества произошли от предыдущих поколений взорвавшихся звезд.

В трехмерной модели Кассиопеи А, а теперь и в VR модели, такие элементы, как железо, кремний и сера, представлены разными цветами. Просмотр процессов в трехмерном виде открывает новые перспективы для исследователей и астрономов, которые создают модели взрывов сверхновых.

«Когда я впервые ‘вошла’ в тот набор данных, который я изучала в течение 20 лет, меня сразу же поразили вещи, которые я никогда ранее не замечала. Например, стало видно, как широко разлетаются сгустки железа», − сказала Арканд. «Возможность смотреть на что-то в трех измерениях и погружаться непосредственно в объект открыла мне глаза и изменила мое мышление».

Виртуальная симуляция останков сверхновой, которая является самым мощным радиоисточником за пределами нашей солнечной системы, доступна для широкой аудитории на различных VR платформах. VR версия Cas A доступна по запросу для VR CAVE (специально созданной комнаты, в которой полы и стены являются проекционными экранами, подробнее здесь), а также для гарнитуры Oculus Rift.

В рамках этого проекта команда также создала версию, которая работает с Google Cardboard и аналогичными очками для смартфонов. В отдельном проекте было создано интерактивное браузерное 3D приложение и 360-градусное видео, которое работает с Google Cardboard и аналогичными платформами.

Арканд рассказала, что всю свою карьеру она искала новые способы изучать данные, визуализировать их и делать доступными для широких масс. В этом плане VR − почти идеальный метод, так как его популярность растет как в сфере развлечений, так и в качестве образовательного инструмента.

Арканд надеется сделать Cas A доступным еще большему количеству людей, например людям с нарушениями зрения, добавив к цветам в модели звуковые элементы.

Исследовательница сказала, что реакция на VR опыт была исключительно положительной. И эксперты, и любители испытывали ощущение благоговения, когда оказывались внутри чего-то столь грандиозного и недостижимого.

«Кто не хочет побродить внутри мертвой звезды?» − спросила ученая.