A Hubble Ultra Deep Field, vagy HUDF, a Fornax csillagkép irányában található űr egy kis részének képe.
A kép elkészítése több mint 3 hónapig tartott, 2003. szeptember 24-től 2004. január 16-ig. Ez az ember által valaha készített legtávolabbi kép a világegyetemről. Ezen a felvételen a világegyetemet 13 milliárd évvel ezelőtt, mintegy 800 millió éves korában láthatjuk.
A HUDF körülbelül 10 000 galaxist tartalmaz. Az égboltnak azt a részét, ahol a galaxisok vannak, azért választottuk, mert kevés fényes csillag van a közeli mezőben. Bár a Hubble-képen látható célpontok többsége infravörös hullámhosszon is látható földi távcsövekkel, a Hubble az egyetlen olyan műszer, amely látható hullámhosszon is képes megfigyeléseket végezni ezekről a távoli célpontokról.
Az Oriontól délnyugatra, a déli félteke Fornax csillagképében, jobbra felemelkedés 3h 32m 40.0s, deklináció -27° 47' 29" (J2000), a kép 36.7 négyzet ívpercnyi területet fed le. Ez kisebb, mint egy 1 x 1 milliméteres (0,039 x 0,039 hüvelyk) négyzet, amelyet 1 méter távolságban tartunk, és nagyjából az égbolt teljes területének tizenhárommilliomod részének felel meg. A kép úgy van kialakítva, hogy a bal felső sarok észak (-46,4°) felé mutat az éggömbön. A mező középpontjához közeli csillag az USNO-A2.0 0600-01400432, 18,95 látszólagos magnitúdóval.
A kép elkészítéséhez összesen 800 felvételre volt szükség, amelyeket 400 Hubble-körüli Föld körüli keringés során készítettek. A teljes expozíciós idő az ACS esetében 11,3 nap, a NICMOS esetében pedig 4,5 nap volt.
Mi az a HUDF és miért különleges?
A Hubble Ultra Deep Field (HUDF) a Hubble-űrtávcső által készített, a látható és közeli infravörös tartományban készült eddigi egyik legsürített, legmélyebb felvétel. Azért készült, hogy a lehető legkisebb, leggyengébb és legrégebbi galaxisokat is feltárja — azokat, amelyek a világegyetem korai időszakaiból, az elmúlt közel 13 milliárd évből származnak. A mező kiválasztásánál fontos szempont volt, hogy kevés fényes csillag és por legyen előtérben, így a távoli, halvány galaxisok könnyebben észlelhetők.
Megfigyelések és használt műszerek
- Időszak: 2003. szeptember 24. – 2004. január 16. (több mint 3 hónap megfigyelés).
- Expozíciók: 800 felvétel, amelyeket 400 Hubble-kerületi kör alatt készítettek.
- Műszerek: az ACS (Advanced Camera for Surveys) biztosította a fő látható tartománybeli adatokat (teljes expozíció: ~11,3 nap), a NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) pedig a közeli infravörös felvételeket (~4,5 nap).
- Szűrők: az ACS több optikai szűrőt használt (a gyakorlatban B, V, i, z tartományokat lefedő szűrők), a NICMOS pedig közeli infravörösben (például F110W, F160W) dolgozott — ez lehetővé tette a galaxisok sokféle hullámhosszon történő vizsgálatát.
- Módszer: a nagyon hosszú expozíciók kombinálásával (stacking) és speciális képfeldolgozással (pl. „drizzle” technika) létrehoztak egy rendkívül mély, nagy jel-zaj viszonyú képet, amely lehetővé teszi rendkívül halvány objektumok kimutatását.
Mit látunk a képen és tudományos eredmények
A HUDF képe több mint 10 000 galaxist mutat, különböző alakzatban, színben és fényességben: a nagy spiráloktól és elliptikus galaxisoktól a kicsi, szabálytalan, csillagkeletkezésben gazdag távoli objektumokig. Sok olyan galaxis látható, amely a Világegyetem korai időszakában, az első milliárd évben keletkezett — ezek „nézési idő” (look-back time) alapján akár 13 milliárd évvel látott múltból származnak. A felvétel lehetővé tette:
- a korai galaxisképződés és a csillagkeletkezés történetének feltérképezését,
- a nagyon halvány, kis tömegű galaxisok statisztikai vizsgálatát, amelyek fontos szerepet játszhattak a kozmikus újraionizációban,
- a galaxismorfológia fejlődésének tanulmányozását az idők során,
- a rendkívül nagy vöröseltolódású (magas z) galaxisok azonosítását — a HUDF-ben találtak objektumokat z ≳ 6 körül, azaz a világegyetem korai szakaszából.
A HUDF fényességhatárai rendkívül mélyek: a legtávolabbi, leggyengébb források elérik a ~29–30 magnitúdó körüli értékeket (AB skálán), ami azonosítja, hogy mennyire gyenge fényt volt képes összegyűjteni a Hubble hosszú expozíciói során.
Jelentősége és utókövetés
A HUDF forradalmasította a csillagászati kutatásokat a galaxisok korai fejlődésével kapcsolatban: pontosabb képet adott a csillagkeletkezési ráták időbeli alakulásáról, a korai galaxisok tömeg-, méret- és színeloszlásáról, valamint segítette a kozmikus újraionizáció időskálájának vizsgálatát. A HUDF adatai nyilvánosan elérhetővé váltak, és sok kutatócsoport dolgozta fel azokat különböző módszerekkel.
Az eredeti HUDF-nek később további, mélyebb és/vagy más hullámhosszakra kiterjedő megfigyelései követték (például HUDF09, HUDF12), és az adatokat a későbbi távcsövek, köztük a James Webb Űrtávcső (JWST) felhasználásával tovább vizsgálják, hogy még távolabbi és még halványabb objektumokat találjanak.
Gyors összefoglaló
- Helyszín: Fornax csillagkép iránya, kis, előtérben kevés fényes csillaggal.
- Időszak: 2003. szeptember 24. – 2004. január 16.
- Expozíciók: 800 felvétel, 400 Hubble-kerület.
- Instruments: ACS (optikai), NICMOS (közeli infravörös).
- Terület: ~36,7 négyzet ívpercek (az égbolt nagyon kis töredéke).
- Tartalom: mintegy 10 000 galaxis, köztük nagyon távoli, korai univerzumbeli objektumok.
A HUDF ma is alapvető forrása a kozmológiának és a galaxisfejlődés kutatásának: a hosszú expozíciós idők és a Hubble kiváló képalkotó képessége párosítva rendkívül mély, részletekben gazdag képet adott a világegyetem korai korszakáról, amely még ma is új eredményekhez vezet, különösen amikor a képet újabb, érzékenyebb távcsövekkel (például JWST) egészítik ki.
