Hubble Ultra Deep Field

Hubble Ultra-Deep Field (HUDF) är en bild av ett litet område i rymden sammanställd från data tagna av Hubble Space Telescope mellan 24 september 2003 och 16 januari 2004. Bilden är en kombination av individuella bilder tagna med Advanced Overview Camera, Near Infrared Camera och Multi -Object Spectrometer , tagna med en sammanlagd exponering på nästan en miljon sekunder (11,3 dagar).

En region på himlen med en låg täthet av ljusa stjärnor i närzonen valdes för recensionen , vilket gjorde det möjligt att bättre se mer avlägsna och mörka objekt. Bilden täcker en del av himlen med en diameter på drygt 3 bågminuter i stjärnbilden Ugn , som är ungefär 1/13 000 000 av himlens totala yta och innehåller ungefär 10 000 galaxer . Bilden är orienterad så att det övre vänstra hörnet pekar norrut på himmelssfären .

Den 25 september 2012 släppte NASA en ännu djupare bild som kallas Hubble Extreme Deep Field (XDF). Det är en kombination av en liten områdesbild från HUDF:s centrala område och ny data som förvärvats vid en exponering på 2 miljoner sekunder.

Förberedelse

Sedan den första Hubble Deep Field -undersökningen (HDF) har data från Hubble Deep Field South och GOODS- undersökningarna analyserats., vilket gav förbättrad statistik över de regioner med hög rödförskjutning som undersöktes av HDF. Efter att ha installerat en förbättrad observationskamera på Hubble( Eng.  Advanced Camera for Surveys, ACS ) blev det tydligt att ultradjupa observationer kunde visa bildandet av galaxer vid en högre rödförskjutning än tidigare observerat, samt ge mer information om bildandet av galaxer vid genomsnittliga rödförskjutningar (z~2) ). I slutet av 2002 hölls en workshop vid Space Telescope Science Institute om hur man bäst kan göra observationer med ACS. Vid seminariet främjade Massimo Stiavelli ultradjup undersökning som ett sätt att studera de föremål som är ansvariga för universums återjonisering . Som ett resultat av workshopen beslutade institutets direktör Stephen Beckwith att tilldela 400 varv från "Institutdirektörens reserv" för ultradjup undersökning och utsåg Stiavelli till chef för observationsarbetsgruppen. [ett]

Liksom i de tidigare undersökningarna ställdes ett antal krav på observationsområdet:

• Inom observationsfältet borde det ha varit så lite strålning från vår galax och zodiakalljus som möjligt .
• Regionen måste ha en sådan deklination att den kan observeras både från norra halvklotet (till exempel med hjälp av ett observatorium på Hawaii ) och från södra halvklotet ( Atacama Large Millimeter Array ).

Som ett resultat valdes en del av området som observerades inom Chandra Deep Field South , vilket var intressant av två skäl. För det första hade den redan djupa röntgendata som samlats in av Chandra-teleskopet . För det andra innehöll den två föremål av intresse för forskare, som tidigare observerats i GOODS- undersökningen.: z=5,8 galax och supernova . Det valda observationsfältet är beläget i konstellationen Ugn , höger uppstigning : 3 h  32 m  39,0 s , deklination −27° 47′ 29,1″ ( J2000.0 ). Fältstorleken är 200 bågsekunder, den totala ytan är 11 kvadratbågminuter.

Till skillnad från HDF var synfältet för HUDF inte i teleskopets konstanta syn. Tidigare observationer med Wide Field och Planetary Camera 2 kunde utföras i vågband med högt brus ,  vilket gjorde det möjligt att observera även när ljuset som reflekteras från jorden störde observationerna, och på grund av detta, förlänga deras tid. Den nya ACS-kameran hade inte denna fördel, eftersom den inte observerade vid dessa frekvenser. [ett]

Observationer

För observationer med ACS användes 3 bredbandsfilter : 435 nm, 606 nm, 775 nm och ett lågfrekvent filter - 850 nm, och slutartiden valdes så att den slutliga känsligheten för alla filter var densamma . Dessa intervall var desamma som de som användes i GOODS-observationerna, vilket möjliggör en direkt jämförelse mellan resultaten från de två undersökningarna. Som med Hubble Deep Field , gjordes HUDF-observationer med hjälp av tid från "institutdirektörens reserv" . För att få så mycket optisk upplösning som möjligt riktades teleskopet mot en något annorlunda punkt på varje enskilt skott, en vibrerande teknik som tidigare prövats i HDF. Som ett resultat hade bilden en högre upplösning än vad densiteten av punkter på den normalt skulle tillåta. [ett]

Observationer utfördes i två steg, från 23 september till 28 oktober 2003 och från 4 december 2003 till 15 januari 2004 . Den totala exponeringen var strax under 1 miljon sekunder över 400 omlopp, med en typisk exponering av en enskild bild på 1200 s. Med hjälp av ACS togs 800 bilder på 11,3 dagar, 2 bilder för varje bana; Observationer med NICMOS ( Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer ) utfördes under 4,5 dagar .  Enskilda ACS-bilder bearbetades och kombinerades av Anton Koekmoer till en uppsättning bilder lämpliga för vidare analys, med en total exponeringstid på 134 900 till 347 100 sekunder för varje.

ACS:s känslighet begränsar dess förmåga att upptäcka galaxer med hög rödförskjutning till cirka z~6. Djupa observationer med NICMOS, erhållna parallellt med ACS-bilderna, kunde användas för att söka efter galaxer vid z>7, men det fanns inte tillräckligt med bilder i det synliga området vid samma observationsdjup för detta. Sådana bilder är nödvändiga för att upptäcka objekt med hög rödförskjutning, eftersom de inte bör observeras i det synliga området. För att få djupa bilder i det synliga området i samma områden lanserades programmet HUDF05, som tilldelades 204 banor för parallell observation. Riktningen på teleskopet valdes så att NICMOS-bilderna överlappade HUDF-observationsfältet.

Efter installationen av Hubble Wide Field Camera 3 (WFC3) 2009 använde programmet HUDF09 ( GO - 11563 ) 192 banor för observationer i olika delar av himlen, inklusive HUDF-regionen. För observationer användes nya bredbandiga infraröda filter F105W, F125W och F160W (motsvarande emissionsbanden (engelska) Y, J och H):  

Bildbeskrivning

Fältet som fångats av ACS-observationer innehåller över 10 000 objekt, varav de flesta är galaxer. Rödförskjutningen för de flesta av dem är större än 3, och för vissa kan den vara i intervallet från 6 till 7. Observationer med NICMOS kan upptäcka galaxer med en rödförskjutning på upp till 12.

Hubble Ultra Deep Field blev den djupaste bilden av rymden som någonsin tagits , och används för att söka efter galaxer som fanns mellan 400 och 800 miljoner år efter Big Bang (rödförskjutning 7 till 12). 2012 var det längst bort av de upptäckta objekten galaxen UDFj-39546284  - rödförskjutning z = 11,9, och avståndet till den var minst 13,37 miljarder ljusår [2] . Den röda dvärgen UDF 2457 , vid 59 000 ljusår, var den mest avlägsna stjärnan som fångats av HUDF [3] .

Vetenskapliga resultat

• Den höga takten av stjärnbildning i de tidigaste stadierna av bildandet av galaxer , under de första miljarderna åren efter Big Bang.
• En förbättrad beskrivning av fördelningen av galaxer i rymden, deras antal, storlek och ljusstyrka i olika epoker, vilket gjorde det möjligt att gå vidare i studiet av galaxernas utveckling.
• Bekräftelse på att galaxer med högre rödförskjutningar är mindre och mindre symmetriska än galaxer med lägre rödförskjutningar. Detta pekar på den snabba utvecklingen av galaxer under de första par miljarderna åren efter Big Bang.

Nästa steg

Den 25 september 2012 publicerades en ny bild av Hubble Extreme Deep Field (XDF), en bild av ett litet område i rymden i mitten av HUDF-fältet, som visar galaxer som existerade för 13,2 miljarder år sedan och är för närvarande den djupaste astronomiska bilden i det synliga området. Den fångades på 2 miljoner sekunder; det tog 10 år att få ihop hela bilden. De mörkaste galaxerna på den har en ljusstyrka som är 10 miljarder gånger mindre än känsligheten för människans syn. De röda galaxerna på den är resterna av galaxer efter stora kollisioner under deras ålderdom. Många av de mindre galaxerna är mycket unga, men kommer så småningom att bli stora galaxer, som Vintergatan och andra galaxer nära den. XDF-bilden avslöjar cirka 5 500 fler galaxer i en liten del av rymdens yttre delar, utöver resultaten som erhölls av Hubble Space Telescope 2003 och 2004.

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 M. Stiavelli, S. M. Fall och N. Panagia. Observerbara egenskaper hos kosmologiska återjoniseringskällor. — Astrofysisk tidskrift. - doi : 10.1086/380110 . - . — arXiv : astro-ph/0309835 .
2. ↑ RJ Bouwens, et all - Bekräftelse av z~10-kandidaten UDFj-39546284 med djupare WFC3/IR+ACS+IRAC-observationer över HUDF09/XDF (2012) . Hämtad 26 juni 2020. Arkiverad från originalet 9 juli 2021. (obestämd)
3. ↑ Malhotra, Sangeeta. "Så långt Hubble kan se" . Datum för åtkomst: 4 januari 2013. Arkiverad från originalet den 13 juni 2010. (obestämd)

Länkar

• NASA webbplats med  animationer . NASA . Arkiverad från originalet den 18 augusti 2011.
•  Utforska galaxbildning i det tidiga universum . hubblesite.org . Arkiverad från originalet den 14 februari 2012.
• Skalbar interaktiv UDF med 10 000 galaxer kartlagda. Wikisky.org
• Linda Dressel. Wide Field Camera 3 Instrumenthandbok för cykel  22 . Hubble rymdteleskopdokument . Space Telescope Research Institute (januari 2014). Tillträdesdatum: 17 april 2014.
• Ubeda, L., et al. Avancerad kamera för mätningar Instrumenthandbok för cykel  20 . Hubble rymdteleskopdokument . Rymdteleskopinstitutet (december 2011). Hämtad 17 april 2014. Arkiverad från originalet 17 oktober 2012.