Сверхглубокое поле Хаббла ( HUDF ) — это глубокое изображение небольшой области космоса в созвездии Печи , содержащей около 10 000 галактик . Исходные данные для изображения были собраны космическим телескопом Хаббл с сентября 2003 по январь 2004 года, а первая версия изображения была опубликована 9 марта 2004 года. [1] Оно включает свет от галактик, существовавших около 13 миллиардов лет назад. примерно через 400–800 миллионов лет после Большого взрыва.
Изображение HUDF было получено на участке неба с низкой плотностью ярких звезд в ближнем поле, что позволяет гораздо лучше рассмотреть более тусклые и удаленные объекты. Прямоугольное изображение, расположенное к юго-западу от Ориона в созвездии Печи южного полушария , имеет размер 2,4 угловых минуты до края [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 мм 2 на расстоянии 1 м и примерно равно одному двадцати шести миллионная часть всей площади неба. Изображение ориентировано так, чтобы верхний левый угол был направлен на север (-46,4°) небесной сферы .
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 НАСА выпустило новую версию сверхглубокого поля, получившую название eXtreme Deep Field ( XDF ). XDF показывает галактики, существовавшие 13,2 миллиарда лет назад, в том числе одну, которая, как считается, 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 используется полный диапазон ультрафиолетового и ближнего инфракрасного света. [7] На снимке, составленном из отдельных снимков, сделанных в 2002–2012 годах с помощью усовершенствованной камеры для обзоров Хаббла и широкоугольной камеры 3, показано около 10 000 галактик. [8]
23 января 2019 года Канарский институт астрофизики опубликовал еще более глубокую версию [9] инфракрасных изображений Hubble Ultra Deep Field, полученных с помощью инструмента WFC3, получившего название ABYSS Hubble Ultra Deep Field . Новые изображения улучшают предыдущее сокращение изображений WFC3/IR, включая тщательное вычитание фона неба вокруг крупнейших галактик в поле зрения. После этого обновления выяснилось, что некоторые галактики почти в два раза больше, чем измерялось ранее. [10] [11]
За годы, прошедшие с тех пор, как были проанализированы исходные данные Hubble Deep Field , Hubble Deep Field South и выборка GOODS , они получили увеличенную статистику по высоким красным смещениям , исследованным HDF. Когда на HST был установлен детектор Advanced Camera for Surveys (ACS), стало понятно, что сверхглубокое поле зрения может наблюдать формирование галактик на даже более высоких красных смещениях, чем наблюдалось в настоящее время, а также предоставлять больше информации о формировании галактик на промежуточные красные смещения (z~2). [12] В конце 2002 года в STScI был проведен семинар о том, как лучше всего проводить исследования с помощью ACS. На семинаре Массимо Стиавелли пропагандировал сверхглубокое поле как способ изучения объектов, ответственных за реионизацию Вселенной . [13] После семинара директор STScI Стивен Беквит решил посвятить UDF 400 витков по усмотрению директора и назначил Стиавелли руководителем домашней группы, осуществляющей наблюдения.
В отличие от Deep Fields, HUDF не находится в зоне непрерывного наблюдения Хаббла (CVZ). Более ранние наблюдения с использованием камеры Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) позволили воспользоваться увеличенным временем наблюдения в этих зонах за счет использования длин волн с более высоким уровнем шума для наблюдения в моменты, когда земной свет загрязнял наблюдения; однако ACS не ведет наблюдения на этих длинах волн, поэтому преимущество было уменьшено. [12]
Как и в случае с предыдущими полями, это должно было содержать очень мало выбросов нашей галактики и небольшое количество зодиакальной пыли . Поле также должно было находиться в таком диапазоне склонений , чтобы его можно было наблюдать как с помощью приборов южного полушария, таких как Большая миллиметровая решётка Атакамы , так и приборов северного полушария, например, расположенных на Гавайях . В конечном итоге было решено наблюдать часть южной части Чандры Deep Field из-за существующих глубоких рентгеновских наблюдений рентгеновской обсерватории Чандра и двух интересных объектов, уже наблюдавшихся в выборке GOODS в том же месте: галактики с красным смещением 5,8 и галактики с красным смещением 5,8. сверхновая. Координаты поля: прямое восхождение 3 ч 32 м 39,0 с , склонение −27° 47′ 29,1″ ( J2000 ). Поле имеет сторону 200 угловых секунд, общую площадь 11 квадратных угловых минут [12] и находится в созвездии Печи. [1]
В ACS использовались четыре фильтра с центрами 435, 606, 775 и 850 нм, при этом время экспозиции было установлено так, чтобы обеспечить одинаковую чувствительность всех фильтров. Эти диапазоны длин волн соответствуют диапазонам, используемым в образце GOODS, что позволяет проводить прямое сравнение между ними. Как и в случае с Deep Fields, HUDF использовал свободное время директоров. Чтобы получить максимально возможное разрешение, наблюдения были размыты путем наведения телескопа в несколько разные положения для каждой экспозиции (процесс, опробованный с помощью Hubble Deep Field ), так что окончательное изображение имело более высокое разрешение, чем пиксели сами по себе. обычно разрешают. [12]
Наблюдения проводились в два сеанса: с 23 сентября по 28 октября 2003 г. и с 4 декабря 2003 г. по 15 января 2004 г. Общее время экспозиции составляет чуть менее 1 миллиона секунд, с 400 витков, с типичным временем экспозиции 1200 секунд. [12] Всего за 11,3 дня было сделано 800 снимков АКС, по два на виток; NICMOS наблюдали в течение 4,5 дней. Все отдельные снимки ACS были обработаны и объединены Антоном Кукемоером в набор научно полезных изображений, общее время экспозиции каждого из которых составляло от 134 900 до 347 100 секунд. Чтобы наблюдать за всем небом с одинаковой чувствительностью, HST потребуется вести непрерывные наблюдения в течение миллиона лет. [1]
Чувствительность ACS ограничивает его способность обнаруживать галактики с высоким красным смещением примерно до 6. Глубокие поля NICMOS, полученные параллельно с изображениями ACS, в принципе можно было использовать для обнаружения галактик с красным смещением 7 или выше, но у них не было изображений видимых полос аналогичная глубина. Это необходимо для идентификации объектов с высоким красным смещением, поскольку они не должны быть видны в видимых диапазонах. Чтобы получить глубокие видимые снимки поверх параллельных полей NICMOS, была одобрена последующая программа HUDF05, в рамках которой было предоставлено 204 витка для наблюдения за двумя параллельными полями (GO-10632). [14] Ориентация HST была выбрана так, чтобы дальнейшие параллельные изображения NICMOS попадали поверх основного поля UDF.
После установки WFC3 на Хаббл в 2009 году программа HUDF09 (GO-11563) посвятила 192 витка наблюдениям трех полей, включая HUDF, с использованием недавно доступных инфракрасных фильтров F105W, F125W и F160W (которые соответствуют Y, Полосы J и H ): [5] [15]
HUDF — это самое глубокое из когда-либо полученных изображений Вселенной , которое использовалось для поиска галактик, существовавших между 400 и 800 миллионами лет после Большого взрыва (красное смещение от 7 до 12). [1] [ устаревший источник ] Некоторые галактики в HUDF являются кандидатами на основании фотометрических красных смещений в число самых далеких астрономических объектов . Красный карлик UDF 2457, расположенный на расстоянии 59 000 световых лет, является самой дальней звездой, обнаруженной HUDF. [16] Рядом с центром поля находится звезда USNO-A2.0 0600–01400432 с видимой величиной 18,95. [17] [ нужен лучший источник ]
Поле, полученное 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 могли обнаружить 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] Это также позволило улучшить характеристики распределения галактик, их количества, размеров и светимости в разные эпохи, помогая исследовать эволюцию галактик. [12] Было подтверждено, что галактики с высокими красными смещениями меньше и менее симметричны, чем галактики с более низкими красными смещениями, что иллюстрирует 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 космоса в центре изображения Hubble Ultra Deep Field. Представленное в общей сложности два миллиона секунд (около 23 дней) времени экспозиции, собранное за 10 лет, изображение покрывает площадь 2,3 угловых минуты на 2 угловые минуты, [18] или около 80% площади HUDF. Это составляет примерно одну тридцать две миллионную часть неба.
HXDF содержит около 5500 галактик, самые старые из которых видны такими, какими они были 13,2 миллиарда лет назад. Яркость самых тусклых галактик составляет одну десятимиллиардную яркость того, что может видеть человеческий глаз. Красные галактики на изображении — это остатки галактик после крупных столкновений в старости. Многие из меньших галактик на изображении — очень молодые галактики, которые в конечном итоге превратились в крупные галактики, подобные Млечному Пути и другим галактикам в наших галактических окрестностях. [6]
