Hubble Ultra-Tieffeld - Hubble Ultra-Deep Field
Koordinaten : 3 h 32 m 39,0 s , -27° 47′ 29,1″
Das Hubble Ultra-Deep Field ( HUDF ) ist ein Bild einer kleinen Region des Weltraums im Sternbild Fornax , die schätzungsweise 10.000 Galaxien enthält . Die ursprüngliche Veröffentlichung wurde aus Daten des Hubble-Weltraumteleskops kombiniert, die über einen Zeitraum vom 24. September 2003 bis zum 16. Januar 2004 gesammelt wurden. Ein Rückblick auf etwa 13 Milliarden Jahre (zwischen 400 und 800 Millionen Jahre nach dem Urknall)) wurde es verwendet, um nach Galaxien zu suchen, die zu dieser Zeit existierten. Das HUDF-Bild wurde in einem Himmelsabschnitt mit einer geringen Dichte heller Sterne im Nahfeld aufgenommen, was eine viel bessere Sicht auf dunklere, weiter entfernte Objekte ermöglicht. Im August und September 2009 wurde das HUDF-Feld bei längeren Wellenlängen (1,0 bis 1,6 µm) mit dem Infrarotkanal des kürzlich angeschlossenen Instruments Wide Field Camera 3 (WFC3) beobachtet. In Kombination mit bestehenden HUDF-Daten konnten Astronomen eine neue Liste potenziell sehr weit entfernter Galaxien identifizieren.
Das rechteckige Bild liegt südwestlich von Orion im Sternbild Fornax auf der Südhalbkugel und ist 2,4 Bogenminuten zu einer Kante oder 3,4 Bogenminuten diagonal. Dies ist ungefähr ein Zehntel des Winkeldurchmessers eines Vollmonds von der Erde aus gesehen (weniger als 34 Bogenminuten), kleiner als 1 mm 2 Blatt Papier, das 1 m entfernt gehalten wird, und entspricht ungefähr einem sechsundzwanzigmillionstel der Gesamtfläche des Himmels. Das Bild ist so ausgerichtet, dass die obere linke Ecke auf der Himmelskugel nach Norden (−46,4°) zeigt .
Am 25. September 2012 veröffentlichte die NASA eine weiter verfeinerte Version des Ultra-Deep Field, genannt eXtreme Deep Field ( XDF ). Das XDF enthüllt Galaxien, die 13,2 Milliarden Jahre zurückreichen, und enthüllt eine Galaxie, von der angenommen wird, dass sie sich nur 450 Millionen Jahre nach dem Urknall-Ereignis gebildet hat. Am 3. Juni 2014 veröffentlichte die NASA das Hubble-Ultra-Deep-Field-Bild, das zum ersten Mal aus dem gesamten Bereich von ultraviolettem bis nahinfrarotem Licht besteht.
Am 23. Januar 2019 hat das Instituto de Astrofísica de Canarias eine noch tiefere Version der mit dem WFC3-Instrument aufgenommenen Infrarotbilder des Hubble Ultra Deep Field mit dem Namen ABYSS Hubble Ultra Deep Field veröffentlicht . Die neuen Bilder verbessern die bisherige Reduzierung der WFC3/IR-Bilder, einschließlich der sorgfältigen Subtraktion des Himmelshintergrunds um die größten Galaxien im Sichtfeld. Nach diesem Update wurde festgestellt, dass einige Galaxien fast doppelt so groß sind wie zuvor gemessen.
Planung
In den Jahren seit dem ursprünglichen Hubble Deep Field wurden das Hubble Deep Field South und die GOODS- Probe analysiert, was verbesserte Statistiken bei den vom HDF untersuchten hohen Rotverschiebungen lieferte . Als der Advanced Camera for Surveys (ACS)-Detektor am HST installiert wurde, wurde erkannt, dass ein ultratiefes Feld die Galaxienentstehung mit noch höheren Rotverschiebungen als bisher beobachtet beobachten kann und mehr Informationen über die Galaxienentstehung bei . liefert mittlere Rotverschiebungen (z~2). Ende 2002 fand am STScI ein Workshop zur optimalen Durchführung von Vermessungen mit dem ACS statt. Massimo Stiavelli befürwortete ein Ultra Deep Field als eine Möglichkeit, die für die Reionisierung des Universums verantwortlichen Objekte zu untersuchen . Im Anschluss an den Workshop beschloss der STScI-Direktor Steven Beckwith, der UDF 400 Orbits der freien Zeit des Direktors zu widmen und ernannte Stiavelli zum Leiter des Heimteams, das die Beobachtungen umsetzt.
Anders als die Deep Fields liegt das HUDF nicht in Hubbles Continuous Viewing Zone (CVZ). Die früheren Beobachtungen mit der Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) -Kamera konnten die längere Beobachtungszeit in diesen Zonen nutzen, indem Wellenlängen mit höherem Rauschen verwendet wurden, um zu Zeiten zu beobachten, in denen Erdschein die Beobachtungen verunreinigte; jedoch beobachtet ACS bei diesen Wellenlängen nicht, so dass der Vorteil verringert wurde.
Wie bei den früheren Feldern musste dieses Feld nur sehr wenig Emission von unserer Galaxie mit wenig Zodiakalstaub enthalten . Das Feld musste sich auch in einer Reihe von Deklinationen befinden, so dass es sowohl mit Instrumenten der südlichen Hemisphäre, wie dem Atacama Large Millimeter Array , als auch mit Instrumenten der nördlichen Hemisphäre, wie denen auf Hawaii, beobachtet werden konnte . Letztendlich wurde beschlossen, einen Abschnitt des Chandra Deep Field South zu beobachten , aufgrund bestehender tiefer Röntgenbeobachtungen des Chandra X-ray Observatory und zweier interessanter Objekte, die bereits in der GOODS-Probe am selben Ort beobachtet wurden: eine Rotverschiebungs-5,8-Galaxie und a Supernova. Die Koordinaten des Feldes sind Rektaszension 3 h 32 m 39,0 s , Deklination -27° 47′ 29,1″ ( J2000 ). Das Feld ist 200 Bogensekunden zur Seite, mit einer Gesamtfläche von 11 Quadratbogenminuten und liegt im Sternbild Fornax .
Beobachtungen
Auf dem ACS wurden vier Filter verwendet, die auf 435, 606, 775 und 850 nm zentriert waren, wobei die Belichtungszeiten so eingestellt waren, dass bei allen Filtern die gleiche Empfindlichkeit erzielt wurde. Diese Wellenlängenbereiche stimmen mit denen der GOODS-Probe überein, was einen direkten Vergleich zwischen den beiden ermöglicht. Wie bei den Deep Fields nutzte das HUDF Directors Discretionary Time. Um die bestmögliche Auflösung zu erhalten, wurden die Beobachtungen gedithert, indem das Teleskop für jede Aufnahme auf leicht unterschiedliche Positionen ausgerichtet wurde – ein Prozess, der mit dem Hubble Deep Field getestet wurde –, sodass das endgültige Bild eine höhere Auflösung hat als die Pixel allein normalerweise erlauben.
Die Beobachtungen wurden in zwei Sitzungen vom 23. September bis 28. Oktober 2003 und vom 4. Dezember 2003 bis 15. Januar 2004 durchgeführt. Die Gesamtbelichtungszeit beträgt knapp 1 Million Sekunden aus 400 Umlaufbahnen mit einer typischen Belichtungszeit von 1200 Sekunden. Insgesamt wurden über einen Zeitraum von 11,3 Tagen 800 ACS-Aufnahmen gemacht, 2 pro Umlauf und NICMOS 4,5 Tage lang beobachtet. Alle einzelnen ACS-Aufnahmen wurden von Anton Koekemoer verarbeitet und zu einem einzigen Satz wissenschaftlich verwertbarer Bilder mit einer Gesamtbelichtungszeit von 134.900 Sekunden bis 347.100 Sekunden kombiniert. Um den gesamten Himmel mit der gleichen Empfindlichkeit zu beobachten, müsste das HST eine Million Jahre lang kontinuierlich beobachten.
Kamera | Filter | Wellenlänge | Gesamtbelichtungszeit | Belichtungen |
---|---|---|---|---|
ACS | F435W | 435 nm | 134.880 s (56 Umläufe) | 112 |
ACS | F606W | 606 nm | 135.320 s (56 Umläufe) | 112 |
ACS | F775W | 775 nm | 347.110 s (144 Bahnen) | 288 |
ACS | F850LP | 850 nm | 346.620 s (144 Bahnen) | 288 |
Die Empfindlichkeit des ACS begrenzt seine Fähigkeit, Galaxien mit hoher Rotverschiebung zu erkennen, auf etwa 6. Die parallel zu den ACS-Bildern erhaltenen tiefen NICMOS-Felder könnten im Prinzip verwendet werden, um Galaxien bei Rotverschiebung 7 oder höher zu erkennen, ihnen fehlten jedoch Bilder des sichtbaren Bandes von ähnliche Tiefe. Diese sind notwendig, um Objekte mit hoher Rotverschiebung zu identifizieren, da sie in den sichtbaren Bändern nicht zu sehen sein sollten. Um tiefe sichtbare Aufnahmen über den NICMOS-Parallelfeldern zu erhalten, wurde ein Nachfolgeprogramm, HUDF05, genehmigt und 204 Umlaufbahnen zur Beobachtung der beiden parallelen Felder gewährt (GO-10632). Die Ausrichtung des HST wurde so gewählt, dass weitere NICMOS-Parallelbilder auf das Haupt-UDF-Feld fallen würden.
Nach der Installation von WFC3 auf Hubble im Jahr 2009 widmete das HUDF09-Programm (GO-11563) 192 Umlaufbahnen der Beobachtung von drei Feldern, einschließlich HUDF, unter Verwendung der neu verfügbaren Infrarotfilter F105W, F125W und F160W (entsprechend dem Y, J- und H- Band ):
Kamera | Filter | Wellenlänge | Belichtungszeit |
---|---|---|---|
WFC3 | F105W | 1050 nm ± 150 | 16 Umlaufbahnen, 14 nutzbar |
WFC3 | F125W | 1250 nm ± 150 | 16 Umlaufbahnen |
WFC3 | F160W | 1600 nm ± 150 | 28 Umlaufbahnen |
Inhalt
Das HUDF ist das tiefste jemals aufgenommene Bild des Universums und wurde verwendet, um nach Galaxien zu suchen, die zwischen 400 und 800 Millionen Jahre nach dem Urknall existierten ( Rotverschiebungen zwischen 7 und 12). Mehrere Galaxien im HUDF sind Kandidaten, basierend auf photometrisches Rotverschiebungen , unter den sein am weitesten entfernten astronomischen Objekten . Der Rote Zwerg UDF 2457 in einer Entfernung von 59.000 Lichtjahren ist der am weitesten vom HUDF aufgelöste Stern. Der Stern nahe der Mitte des Feldes ist USNO-A2.0 0600-01400432 mit einer scheinbaren Helligkeit von 18,95.
Das vom ACS abgebildete Feld enthält über 10.000 Objekte, von denen die meisten Galaxien sind, viele mit Rotverschiebungen von mehr als 3 und einige, die wahrscheinlich Rotverschiebungen zwischen 6 und 7 aufweisen. Die NICMOS- Messungen haben möglicherweise Galaxien mit Rotverschiebungen bis zu 12 entdeckt.
Wissenschaftliche Ergebnisse
Das HUDF hat hohe Sternentstehungsraten in den sehr frühen Stadien der Galaxienentstehung innerhalb einer Milliarde Jahre nach dem Urknall aufgedeckt . Es hat auch eine verbesserte Charakterisierung der Verteilung von Galaxien, ihrer Anzahl, Größe und Leuchtkraft in verschiedenen Epochen ermöglicht, was die Untersuchung der Entwicklung von Galaxien unterstützt. Es wurde bestätigt, dass Galaxien bei hohen Rotverschiebungen kleiner und weniger symmetrisch sind als solche bei niedrigeren Rotverschiebungen, was die schnelle Entwicklung von Galaxien in den ersten Milliarden Jahren nach dem Urknall beleuchtet .
Hubble eXtreme Deep Field
Das Hubble eXtreme Deep Field (HXDF), veröffentlicht am 25. September 2012, ist ein Bild eines Raumausschnitts in der Mitte des Hubble Ultra Deep Field-Bildes. Bei einer Gesamtbelichtungszeit von 2 Millionen Sekunden (ungefähr 23 Tage) über 10 Jahre deckt das Bild eine Fläche von 2,3 Bogenminuten mal 2 Bogenminuten oder ungefähr 80 % der Fläche des HUDF ab. Dies entspricht ungefähr einem zweiunddreißig Millionstel des Himmels.
Das HXDF enthält etwa 5.500 Galaxien, von denen die ältesten noch vor 13,2 Milliarden Jahren zu sehen sind. Die lichtschwächsten Galaxien haben ein Zehnmilliardstel der Helligkeit dessen, was das menschliche Auge sehen kann. Die roten Galaxien im Bild sind die Überreste von Galaxien nach großen Kollisionen im Alter. Viele der kleineren Galaxien im Bild sind sehr junge Galaxien, die sich schließlich zu großen Galaxien entwickelt haben, ähnlich der Milchstraße und anderen Galaxien in unserer galaktischen Nachbarschaft.
XDF-Größe im Vergleich zur Größe des Mondes
Das HXDF-Bild zeigt reife Galaxien in der Vordergrundebene, fast reife Galaxien vor 5 bis 9 Milliarden Jahren und Protogalaxien jenseits von 9 Milliarden Jahren.
Video (02:42) über die Entstehung des Hubble eXtreme Deep Field-Bildes.
Siehe auch
- Liste der Tiefenfelder
- Liste der UDF-Objekte (1–500)
- HUDF-JD2
- UDF 2457 (Stern)
- UDFj-39546284
- UDFy-38135539
Verweise
Externe Links
- NASA-Site mit Animationen
- Erforschung der Galaxienentstehung im frühen Universum - Wie sind die ersten Galaxien so schnell so groß geworden?
- Skalierbares interaktives UDF mit 10.000 kartierten Galaxien. Wikisky.org
- Hubblesite-Seite für das XDF-Image
- XDF-Projekt vom UCO/Lick Observatory
- Das Hubble Ultra-Deep Field in Licht und Ton am APOD
- ABYSS Hubble Ultra Deep Field