Hubbleovo ultra hluboké pole

Hubbleovo ultra hluboké pole (HUDF) je snímek malé oblasti vesmíru sestavený z dat pořízených Hubbleovým vesmírným dalekohledem mezi 24. zářím 2003 a 16. lednem 2004. Snímek je kombinací jednotlivých snímků pořízených pomocí Advanced Overview Camera, Near Infrared Camera a Multi -Object Spectrometer , pořízených při kombinované expozici téměř milion sekund (11,3 dne).

Pro recenzi byla vybrána oblast oblohy s nízkou hustotou jasných hvězd v blízké zóně , což umožnilo lépe vidět vzdálenější a matnější objekty. Snímek pokrývá část oblohy o průměru něco málo přes 3 obloukové minuty v souhvězdí Pec , což je přibližně 1/13 000 000 celkové plochy oblohy a obsahuje přibližně 10 000 galaxií . Obraz je orientován tak, že levý horní roh ukazuje na sever nebeské sféry .

25. září 2012 zveřejnila NASA ještě hlubší snímek nazvaný Hubble Extreme Deep Field (XDF). Jde o kombinaci maloplošného snímku z centrální oblasti HUDF a nových dat získaných při expozici 2 miliony sekund.

Příprava

Od počátečního průzkumu Hubble Deep Field (HDF) byla analyzována data z průzkumů Hubble Deep Field South a GOODS ., která poskytla vylepšené statistiky o oblastech s vysokým červeným posuvem , které byly zkoumány HDF. Po instalaci vylepšené pozorovací kamery na HST( Eng.  Advanced Camera for Surveys, ACS ) vyšlo najevo, že ultra hluboká pozorování by mohla ukázat formování galaxií při vyšším rudém posuvu, než bylo dříve pozorováno, a také poskytnout více informací o vzniku galaxií při průměrném rudém posuvu (z~2 ). Koncem roku 2002 se ve Space Telescope Science Institute konal workshop o tom, jak nejlépe provádět pozorování pomocí ACS. Na semináři Massimo Stiavelli propagoval ultrahluboký průzkum jako prostředek ke studiu objektů odpovědných za reionizaci vesmíru . V důsledku workshopu se ředitel institutu Stephen Beckwith rozhodl přidělit 400 otáček z „rezervy ředitele institutu“ pro ultrahluboký průzkum a jmenoval Stiavelliho vedoucím pracovní skupiny pro pozorování. [jeden]

Stejně jako v předchozích průzkumech byla na pozorovací oblast kladena řada požadavků:

V důsledku toho byla vybrána část oblasti pozorované v rámci Chandra Deep Field South , která byla zajímavá ze dvou důvodů. Za prvé, už měl hluboká rentgenová data shromážděná dalekohledem Chandra . Za druhé, obsahoval dva objekty zájmu vědců, dříve pozorované v průzkumu ZBOŽÍ .: z=5,8 galaxie a supernova . Vybrané pozorovací pole se nachází v souhvězdí Pec , rektascenzi : 3 h  32 m  39,0 s , deklinace −27° 47′ 29,1″ ( J2000.0 ). Velikost pole je 200 obloukových sekund, celková plocha je 11 čtverečních obloukových minut.

Na rozdíl od HDF nebylo zorné pole HUDF v konstantním pohledu dalekohledu. Předchozí pozorování pomocí Wide Field and Planetary Camera 2 bylo možné provádět v pásmech vysokošumových vln ,  což umožnilo pozorovat i tehdy, když světlo odražené od Země rušilo pozorování, a díky tomu prodloužit jejich čas. Nová kamera ACS tuto výhodu neměla, protože na těchto frekvencích nepozorovala. [jeden]

Pozorování

Pro pozorování pomocí ACS byly použity 3 širokopásmové filtry : 435 nm, 606 nm, 775 nm a jeden nízkofrekvenční filtr - 850 nm a rychlost závěrky byla zvolena tak, aby výsledná citlivost pro všechny filtry byla stejná. Tato rozmezí byla stejná jako u pozorování GOODS, což umožnilo přímé srovnání mezi výsledky těchto dvou průzkumů. Stejně jako u Hubble Deep Field byla pozorování HUDF provedena pomocí času z „rezervy ředitele institutu“ . Aby bylo dosaženo co největšího optického rozlišení , byl teleskop namířen na mírně odlišný bod každého jednotlivého záběru, což byla technika rozkladu dříve vyzkoušená v HDF. Díky tomu měl obrázek vyšší rozlišení, než by hustota bodů na něm běžně umožňovala. [jeden]

Pozorování byla provedena ve dvou fázích, od 23. září do 28. října 2003 a od 4. prosince 2003 do 15. ledna 2004 . Celková expozice byla těsně pod 1 milion sekund na 400 obězích, přičemž typická expozice jednotlivého snímku byla 1200 s. S pomocí ACS bylo pořízeno 800 snímků za 11,3 dne, 2 snímky pro každou dráhu; Pozorování pomocí NICMOS ( Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer ) byla prováděna po dobu 4,5 dne .  Jednotlivé snímky ACS byly zpracovány a zkombinovány Antonem Koekmoerem do sady snímků vhodných pro další analýzu, s celkovou dobou expozice 134 900 až 347 100 sekund pro každý z nich.

Pozorování v rámci HUDF pomocí ACS.
Fotoaparát Filtr Vlnová délka Celková doba držení Počet expozic
ACS F435W 435 nm 134,900 s (56 oběhů) 116
ACS F606W 606 nm 135,300 s (56 oběhů) 116
ACS F775W 775 nm 347,100 s (144 oběhů) 288
ACS F850LP 850 nm 346,600 s (144 oběhů) 288

Citlivost ACS omezuje jeho schopnost detekovat galaxie s vysokým rudým posuvem na přibližně z~6. Hlubinná pozorování pomocí NICMOS, získaná paralelně se snímky ACS, mohla být použita k hledání galaxií v z>7, ale ve viditelné oblasti ve stejné hloubce pozorování nebylo k tomu dostatek snímků. Takové obrazy jsou nezbytné pro detekci objektů s vysokým červeným posuvem, protože by neměly být pozorovány ve viditelném rozsahu. Pro získání hlubokých snímků ve viditelné oblasti ve stejných oblastech byl spuštěn program HUDF05, kterému bylo pro paralelní pozorování přiděleno 204 orbitů. Směr dalekohledu byl zvolen tak, aby snímky NICMOS překrývaly hlavní pozorovací pole HUDF.

Po instalaci Hubble Wide Field Camera 3 (WFC3) v roce 2009 program HUDF09 ( GO - 11563 ) využíval 192 oběžných drah pro pozorování v různých oblastech oblohy, včetně oblasti HUDF. Pro pozorování byly použity nové širokopásmové infračervené filtry F105W, F125W a F160W (odpovídající emisním pásmům (anglicky) Y, J a H):  

Pozorování provedená v rámci HUDF pomocí WFC3
Fotoaparát Filtr Vlnová délka Celková doba držení
WFC3 F105W 1050 nm ± 150 16 oběhů, 14 využitelných pro natáčení
WFC3 F125W 1250 nm ± 150 16 oběhů
WFC3 F160W 1600 nm ± 150 28 oběhů

Popis obrázku

Pole zachycené pozorováním ACS obsahuje přes 10 000 objektů, z nichž většinu tvoří galaxie. Rudý posuv u většiny z nich je větší než 3 a u některých může být v rozmezí od 6 do 7. Pozorování pomocí NICMOS mohla detekovat galaxie s červeným posuvem až 12.

Hubble Ultra Deep Field se stal nejhlubším snímkem vesmíru, jaký byl kdy pořízen a používá se k hledání galaxií, které existovaly mezi 400 a 800 miliony let po velkém třesku (červený posuv 7 až 12). V roce 2012 byla nejvzdálenějším z objevených objektů galaxie UDFj-39546284  - červený posuv z = 11,9 a vzdálenost k ní byla minimálně 13,37 miliard světelných let [2] . Červený trpaslík UDF 2457 byl s 59 000 světelnými roky nejvzdálenější jedinou hvězdou zachycenou HUDF [3] .

Vědecké výsledky

Další krok

25. září 2012 byl zveřejněn nový snímek Hubble Extreme Deep Field (XDF), snímek malé oblasti vesmíru ve středu pole HUDF, zobrazující galaxie, které existovaly před 13,2 miliardami let a je v současnosti nejhlubší astronomický snímek ve viditelné oblasti. Bylo zachyceno ve 2 milionech sekund; sestavení celého obrazu trvalo 10 let. Nejslabší galaxie na něm mají jas 10 miliardkrát menší, než je citlivost lidského vidění. Červené galaxie na něm jsou pozůstatky galaxií po velkých srážkách během jejich stáří. Mnohé z menších galaxií jsou velmi mladé, ale nakonec se stanou velkými galaxiemi, jako je Mléčná dráha a další galaxie v její blízkosti. Snímek XDF odhaluje asi 5 500 dalších galaxií v malém kousku vnějších oblastí vesmíru, kromě výsledků získaných Hubbleovým vesmírným dalekohledem v letech 2003 a 2004.

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 M. Stiavelli, S. M. Fall a N. Panagia. Pozorovatelné vlastnosti zdrojů kosmologické reionizace. — Astrofyzikální časopis. - doi : 10.1086/380110 . - . — arXiv : astro-ph/0309835 .
  2. ↑ RJ Bouwens, et all - Potvrzení kandidáta z~10 UDFj-39546284 pomocí hlubších pozorování WFC3/IR+ACS+IRAC přes HUDF09/XDF (2012) . Získáno 26. června 2020. Archivováno z originálu dne 9. července 2021.
  3. ↑ Malhotra, Sangeeta. "Kam dohlédne HST . " Datum přístupu: 4. ledna 2013. Archivováno z originálu 13. června 2010.

Odkazy