Hubble-astronomer samler vid udsigt over det udviklende univers

Astronomer har samlet den største og mest omfattende "historiebog" over galakser i ét enkelt billede, ved hjælp af 16 års observationer fra NASAs Hubble-rumteleskop.

Den dybe himmelmosaik, oprettet fra næsten 7, 500 individuelle eksponeringer, giver et bredt portræt af det fjerne univers, indeholdende 265, 000 galakser, der strækker sig tilbage gennem 13,3 milliarder år til blot 500 millioner år efter big bang. De svageste og fjerneste galakser er kun en ti-milliard af lysstyrken af, hvad det menneskelige øje kan se. Universets evolutionære historie er også skildret i denne ene gennemgribende opfattelse. Portrættet viser, hvordan galakser ændrer sig over tid, bygger sig op til at blive de gigantiske galakser set i det nærliggende univers.

Denne ambitiøse bestræbelse, kaldet Hubble Legacy Field, kombinerer også observationer taget af adskillige Hubble dybfeltsundersøgelser, inklusive eXtreme Deep Field (XDF), det dybeste syn på universet. Bølgelængdeområdet strækker sig fra ultraviolet til nær-infrarødt lys, indfanger de vigtigste funktioner i galaksesamling over tid.

"Nu hvor vi er gået bredere end i tidligere undersøgelser, vi høster mange flere fjerne galakser i det største sådan datasæt nogensinde produceret af Hubble, " sagde Garth Illingworth fra University of California, Santa Cruz, leder af teamet, der samlede billedet. "Dette ene billede indeholder hele historien om væksten af ​​galakser i universet, fra deres tid som 'spædbørn' til da de voksede til fuldgyldige 'voksne'."

Intet billede vil overgå dette, før fremtidige rumteleskoper er opsendt. "Vi har sammensat denne mosaik som et værktøj, der skal bruges af os og andre astronomer, " Illingworth tilføjede. "Forventningen er, at denne undersøgelse vil føre til en endnu mere sammenhængende, dybdegående og større forståelse af universets udvikling i de kommende år."

Billedet giver et enormt katalog over fjerne galakser. "Sådanne udsøgte højopløsningsmålinger af de talrige galakser i dette katalog muliggør en lang række ekstragalaktiske undersøgelser, " sagde kataloglederforsker Katherine Whitaker fra University of Connecticut, i Storrs. "Tit, denne slags undersøgelser har givet uventede opdagelser, som har haft den største indflydelse på vores forståelse af galakseudviklingen."

Galakser er "rummets markører, " som astronomen Edwin Hubble engang beskrev dem for et århundrede siden. Galakser gør det muligt for astronomer at spore universets udvidelse, give ledetråde til den underliggende fysik i kosmos, vise hvornår de kemiske grundstoffer opstod, og muliggøre de forhold, der til sidst førte til fremkomsten af ​​vores solsystem og liv.

Denne bredere visning indeholder omkring 30 gange så mange galakser som i de tidligere dybe felter. Det nye portræt, en mosaik af flere snapshots, dækker næsten fuldmånens bredde. XDF, som trængte dybere ud i rummet end denne bredere udsigt, ligger i denne region, men den dækker mindre end en tiendedel af fuldmånens diameter. The Legacy Field afslører også en zoologisk have med usædvanlige genstande. Mange af dem er resterne af galaktiske "togvrag, "en tid i det tidlige univers, hvor lille, unge galakser kolliderede og smeltede sammen med andre galakser.

At samle alle observationerne var en enorm opgave. Billedet omfatter det samlede arbejde af 31 Hubble-programmer af forskellige hold af astronomer. Hubble har brugt mere tid på dette lille område end på nogen anden del af himlen, i alt mere end 250 dage, svarende til næsten tre fjerdedele af et år.

"Vores mål var at samle alle 16 års eksponeringer til et gammelt billede, " forklarede Dan Magee, fra University of California, Santa Cruz, teamets databehandlingsleder. "Tidligere de fleste af disse eksponeringer var ikke blevet sat sammen på en ensartet måde, som kan bruges af enhver forsker. Astronomer kan vælge de data i det gamle felt, de ønsker, og arbejde med dem med det samme, i modsætning til at skulle udføre en enorm mængde datareduktion, før der udføres videnskabelige analyser."

Billedet, sammen med de individuelle eksponeringer, der udgør det nye syn, er tilgængelig for det verdensomspændende astronomiske samfund gennem Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST). MAST, en online database med astronomiske data fra Hubble og andre NASA-missioner, er placeret på Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland.

Hubble-rumteleskopet er nået langt med at tage stadig dybere "kerneprøver" af det fjerne univers. Efter Hubbles lancering i 1990, astronomer diskuterede, om det var værd at bruge en del af teleskopets tid på at tage på en "fiskeekspedition" for at tage en meget lang eksponering af en lille, tilsyneladende blankt stykke himmel. Det resulterende Hubble Deep Field-billede i 1995 fangede flere tusinde usete galakser på én gang. Den dristige indsats var en skelsættende demonstration og et definerende proof-of-concept, der satte scenen for fremtidige dybe feltbilleder. I 2002 Hubbles avancerede kamera til undersøgelser gik endnu dybere for at afdække 10, 000 galakser i et enkelt øjebliksbillede. Astronomer brugte eksponeringer taget af Hubbles Wide Field Camera 3 (WFC3), installeret i 2009, at samle eXtreme Deep Field snapshot i 2012. I modsætning til tidligere Hubble-kameraer, teleskopets WFC3 dækker et bredere bølgelængdeområde, fra ultraviolet til nær-infrarødt.

Denne nye billedmosaik er den første i en serie af Hubble Legacy Field-billeder. Teamet arbejder på et andet sæt billeder, i alt mere end 5, 200 Hubble eksponeringer, i et andet område af himlen. I fremtiden, astronomer håber at udvide multibølgelængdeområdet i de gamle billeder til at omfatte længere bølgelængde infrarøde data og højenergi røntgenobservationer fra to andre NASA Store Observatorier, Spitzer Space Telescope og Chandra X-ray Observatory.

Det store antal galakser i Legacy Field-billedet er også primære mål for fremtidige teleskoper. "Dette vil virkelig sætte scenen for NASAs planlagte Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), " sagde Illingworth. "The Legacy Field er en stifinder for WFIRST, som vil tage et billede, der er 100 gange større end et typisk Hubble-billede. På kun tre ugers observationer fra WFIRST, astronomer vil være i stand til at samle et felt, der er meget dybere og mere end dobbelt så stort som Hubble Legacy Field."