Hubble Ultra-Deep Field ( HUDF ) — это глубокое изображение небольшой области космоса в созвездии Печи , содержащей приблизительно 10 000 галактик . Исходные данные для изображения были собраны космическим телескопом Хаббл с сентября 2003 года по январь 2004 года, а первая версия изображения была опубликована 9 марта 2004 года. [1] Оно включает в себя свет от галактик, которые существовали около 13 миллиардов лет назад, примерно через 400–800 миллионов лет после Большого взрыва.
Изображение HUDF было получено в области неба с низкой плотностью ярких звезд в ближнем поле, что позволяет гораздо лучше рассмотреть более тусклые, более удаленные объекты. Расположенное к юго-западу от Ориона в созвездии Форнакс в южном полушарии , прямоугольное изображение имеет 2,4 угловых минуты по краю [2] или 3,4 угловых минуты по диагонали. Это примерно одна десятая углового диаметра полной Луны, наблюдаемой с Земли (менее 34 угловых минут [3] ), меньше листа бумаги площадью 1 мм2 , удерживаемого на расстоянии 1 м, и равно примерно одной двадцатишестимиллионной общей площади неба. Изображение ориентировано таким образом, что верхний левый угол указывает на север (−46,4°) на небесной сфере .
В августе и сентябре 2009 года поле HUDF наблюдалось на более длинных волнах (от 1,0 до 1,6 мкм) с использованием инфракрасного канала недавно установленной широкоугольной камеры 3 (WFC3). Эти дополнительные данные позволили астрономам идентифицировать новый список потенциально очень далеких галактик. [4] [5]
25 сентября 2012 года NASA выпустило новую версию Ultra-Deep Field, названную eXtreme Deep Field ( XDF ). XDF показывает галактики возрастом 13,2 миллиарда лет, включая одну, которая, как полагают, образовалась всего через 450 миллионов лет после Большого взрыва. [6]
3 июня 2014 года НАСА опубликовало изображение Hubble Ultra Deep Field 2014, первое изображение HUDF, в котором использовался полный спектр ультрафиолетового и ближнего инфракрасного света. [7] Это составное изображение из отдельных экспозиций, сделанных в 2002–2012 годах с помощью усовершенствованной камеры Hubble для обзоров и широкоугольной камеры 3, на нем видно около 10 000 галактик. [8]
23 января 2019 года Институт астрофизики Канарских островов опубликовал еще более глубокую версию [9] инфракрасных изображений Hubble Ultra Deep Field, полученных с помощью инструмента WFC3, названную ABYSS Hubble Ultra Deep Field . Новые изображения улучшают предыдущую редукцию изображений WFC3/IR, включая тщательное вычитание фона неба вокруг крупнейших галактик в поле зрения. После этого обновления было обнаружено, что некоторые галактики почти в два раза больше, чем измерено ранее. [10] [11]
За годы, прошедшие с момента первоначального Hubble Deep Field , Hubble Deep Field South и выборка GOODS были проанализированы, предоставив улучшенную статистику на высоких красных смещениях , исследованных HDF. Когда на HST был установлен детектор Advanced Camera for Surveys (ACS), стало ясно, что сверхглубокое поле может наблюдать формирование галактик до еще больших красных смещений, чем наблюдалось в настоящее время, а также предоставлять больше информации о формировании галактик на промежуточных красных смещениях (z~2). [12] В конце 2002 года в STScI состоялся семинар по наилучшему проведению обзоров с помощью ACS. На семинаре Массимо Стиавелли отстаивал идею сверхглубокого поля как способа изучения объектов, ответственных за реионизацию Вселенной. [13] После семинара директор STScI Стивен Беквит решил посвятить 400 орбит дискреционного времени директора UDF и назначил Стиавелли руководителем домашней команды, осуществляющей наблюдения.
В отличие от Deep Fields, HUDF не лежит в зоне непрерывного обзора (CVZ) телескопа Хаббла. Более ранние наблюдения с использованием камеры Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) смогли воспользоваться преимуществом увеличенного времени наблюдения в этих зонах, используя длины волн с более высоким шумом для наблюдения в моменты, когда пепельный свет загрязнял наблюдения; однако ACS не наблюдает на этих длинах волн, поэтому преимущество было уменьшено. [12]
Как и в случае с более ранними полями, это поле должно было содержать очень мало излучения от нашей галактики, с небольшим количеством зодиакальной пыли . Поле также должно было находиться в диапазоне склонений , чтобы его можно было наблюдать как с помощью инструментов южного полушария, таких как Atacama Large Millimeter Array , так и с помощью инструментов северного полушария, таких как те, что расположены на Гавайях . В конечном итоге было решено наблюдать часть Chandra Deep Field South из-за существующих глубоких рентгеновских наблюдений с Chandra X-ray Observatory и двух интересных объектов, уже наблюдавшихся в выборке GOODS в том же месте: галактика с красным смещением 5,8 и сверхновая. Координаты поля: прямое восхождение 3 ч 32 м 39,0 с , склонение −27° 47′ 29,1″ ( J2000 ). Поле имеет сторону в 200 угловых секунд, общую площадь в 11 квадратных угловых минут [12] и находится в созвездии Печи. [1]
На ACS использовались четыре фильтра, центрированные на 435, 606, 775 и 850 нм, с установленным временем экспозиции для обеспечения одинаковой чувствительности во всех фильтрах. Эти диапазоны длин волн соответствуют тем, которые использовались в образце GOODS, что позволяет проводить прямое сравнение между ними. Как и в случае с Deep Fields, HUDF использовал дискреционное время директора. Чтобы получить наилучшее возможное разрешение, наблюдения были сглажены путем направления телескопа в слегка разные положения для каждой экспозиции — процесс, опробованный с Hubble Deep Field — так что конечное изображение имеет более высокое разрешение, чем пиксели сами по себе обычно допускают. [12]
Наблюдения проводились в два сеанса, с 23 сентября по 28 октября 2003 года и с 4 декабря 2003 года по 15 января 2004 года. Общее время экспозиции составило чуть менее 1 миллиона секунд, из 400 орбит, с типичным временем экспозиции 1200 секунд. [12] Всего было сделано 800 экспозиций ACS в течение 11,3 дней, по две на орбиту; NICMOS наблюдал в течение 4,5 дней. Все отдельные экспозиции ACS были обработаны и объединены Антоном Кокемером в набор научно полезных изображений, каждое с общим временем экспозиции в диапазоне от 134 900 секунд до 347 100 секунд. Чтобы наблюдать все небо с той же чувствительностью, HST должен был бы вести непрерывные наблюдения в течение миллиона лет. [1]
Чувствительность ACS ограничивает его способность обнаруживать галактики с высоким красным смещением до примерно 6. Глубокие поля NICMOS, полученные параллельно с изображениями ACS, в принципе могли бы использоваться для обнаружения галактик с красным смещением 7 или выше, но у них не было видимых изображений полосы аналогичной глубины. Они необходимы для идентификации объектов с высоким красным смещением, поскольку они не должны быть видны в видимых диапазонах. Для того чтобы получить глубокие видимые экспозиции поверх параллельных полей NICMOS, была одобрена последующая программа HUDF05, и ей было предоставлено 204 орбиты для наблюдения двух параллельных полей (GO-10632). [14] Ориентация HST была выбрана таким образом, чтобы дальнейшие параллельные изображения NICMOS попадали поверх основного поля UDF.
После установки WFC3 на Хаббл в 2009 году программа HUDF09 (GO-11563) посвятила 192 орбиты наблюдениям трех полей, включая HUDF, с использованием новых доступных инфракрасных фильтров F105W, F125W и F160W (которые соответствуют диапазонам Y, J и H ) : [5] [15]
HUDF — самое глубокое изображение Вселенной , когда-либо полученное, и оно использовалось для поиска галактик, существовавших между 400 и 800 миллионами лет после Большого взрыва (красное смещение между 7 и 12). [1] [ устаревший источник ] Несколько галактик в HUDF являются кандидатами, основанными на фотометрических красных смещениях , на то, чтобы быть среди самых далеких астрономических объектов . Красный карлик UDF 2457 на расстоянии 59 000 световых лет является самой дальней звездой , разрешенной HUDF. [16] Звезда около центра поля — USNO-A2.0 0600–01400432 с видимой величиной 18,95. [17] [ необходим лучший источник ]
Поле, полученное с помощью ACS, содержит более 10 000 объектов, большинство из которых являются галактиками, многие из которых имеют красное смещение более 3, а некоторые, вероятно, имеют красное смещение от 6 до 7. [12] Измерения NICMOS , возможно, обнаружили галактики с красным смещением до 12. [1]
HUDF выявил высокие темпы звездообразования на самых ранних стадиях формирования галактик , в течение миллиарда лет после Большого взрыва. [12] Он также позволил улучшить характеристику распределения галактик, их числа, размеров и светимости в разные эпохи, помогая исследованию эволюции галактик. [12] Было подтверждено, что галактики с большим красным смещением меньше и менее симметричны, чем галактики с меньшим красным смещением, что проливает свет на быструю эволюцию галактик в первые пару миллиардов лет после Большого взрыва. [12]
.png/1280px-Hubble_Extreme_Deep_Field_(full_resolution).png)
Hubble eXtreme Deep Field (HXDF), выпущенный 25 сентября 2012 года, представляет собой изображение части пространства в центре изображения Hubble Ultra Deep Field. Представляя в общей сложности два миллиона секунд (около 23 дней) времени экспозиции, собранного за 10 лет, изображение охватывает область размером 2,3 угловых минуты на 2 угловых минуты [18] или около 80% площади HUDF. Это составляет около одной тридцать двухмиллионной неба.
HXDF содержит около 5500 галактик, самые старые из которых видны такими, какими они были 13,2 миллиарда лет назад. Самые слабые галактики имеют одну десятимиллиардную яркости того, что может видеть человеческий глаз. Красные галактики на изображении являются остатками галактик после крупных столкновений в их преклонные годы. Многие из более мелких галактик на изображении являются очень молодыми галактиками, которые в конечном итоге развились в крупные галактики, похожие на Млечный Путь и другие галактики в нашем галактическом соседстве. [6]
