Астрономы в Научном институте космического телескопа сегодня представили самый глубокий портрет видимой вселенной, когда-либо достигнутый человечеством.
Называемое сверхглубоким полем Хаббла (HUDF), экспозиция длиной в миллион секунд выявляет первые галактики, возникшие из так называемых «темных веков», вскоре после большого взрыва, когда первые звезды начали разогревать холодную темную вселенную. Новое изображение должно дать новое понимание того, какие типы объектов изначально разогревали вселенную.
Этот новый вид на самом деле представляет собой два отдельных изображения, снятых усовершенствованной камерой для съемки (HKB) Хаббла и ближней инфракрасной камерой и многообъектным спектрометром (NICMOS).
На обоих изображениях видны галактики, которые слишком слабы, чтобы их можно было увидеть с помощью наземных телескопов или даже в предыдущих отдаленных изображениях Хаббла, называемых «Глубокие поля Хаббла» (HDF), снятых в 1995 и 1998 годах.
Комбинация изображений ACS и NICMOS будет использоваться для поиска галактик, которые существовали между 400 и 800 миллионами лет (что соответствует диапазону красного смещения от 7 до 12) после Большого взрыва.
Ключевой вопрос для астрономов HUDF заключается в том, не является ли Вселенная такой же как в самое раннее время, когда космосу было от 1 до 2 миллиардов лет.
Поле HUDF содержит приблизительно 10 000 галактик. На наземных изображениях участок неба, в котором находятся галактики (всего одна десятая диаметра полной Луны), в основном пуст. Расположенный в созвездии Форнакс, регион находится ниже созвездия Ориона.
Окончательный снимок ACS, собранный Антоном Кокемоером из Научного института космического телескопа, усеян широким спектром галактик различных размеров, форм и цветов.
В ярком контрасте с богатым набором изображения классических спиральных и эллиптических галактик существует скопление странных галактик, наполняющих поле. Некоторые вытянуты, другие напоминают круг. Одни из них, кажется, взаимодействуют.
Их странные формы очень далеки от величественных спиральных и эллиптических галактик, которые мы видим сегодня. Эти странные галактики отражают хронику периода, когда вселенная была более хаотичной. ИХ порядок и структура только начали проявляться.
Установленная в 2002 году во время последней миссии по обслуживанию телескопа Хаббл, система ACS имеет вдвое большее поле обзора и более высокую чувствительность, чем более старая камера, установленная во время миссии по обслуживанию 1993 года. «Большая эффективность обнаружения ACS в настоящее время используется в таких обзорах неба, как HUDF.
NICMOS видит даже дальше, чем ACS. NICMOS показывает самые далекие галактики, которые когда-либо видели, потому что расширяющаяся вселенная расширила их свет в ближней инфракрасной части спектра. NICMOS обеспечивает важное дополнительное научное содержание для космологических исследований в HUDF.
ACS обнаружил галактики, которые существовали через 800 миллионов лет после Большого взрыва (с красным смещением 7). Но NICMOS, возможно, заметил галактики, которые жили всего через 400 миллионов лет после рождения космоса (с красным смещением 12). Необходимо подтвердить открытие NICMOS последующим исследованием.
Изображения также помогут нам подготовиться к следующему шагу от NICMOS на телескопе Хаббла до космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Изображения NICMOS возвращаются к расстоянию и времени, которые JWST предназначено для исследования с гораздо большей чувствительностью.
В дополнение к далеким галактикам, более длинные инфракрасные волны чувствительны к галактикам, которые по своей природе являются красными, например, к эллиптическим галактикам и галактикам, которые имеют красный цвет из-за высокой степени поглощения пыли.
Весь HUDF также наблюдался с помощью усовершенствованного спектрографа "grism" камеры, гибридной призмы и дифракционной решетки. Спектры grism уже позволили идентифицировать около тысячи объектов. Среди них есть некоторые из очень слабых и красных точек света на изображении ACS, главных кандидатов в далекие галактики.
Исходя из этих отождествлений, некоторые из этих объектов входят в число самых дальних и самых молодых галактик, которые когда-либо видели. Спектры grism также различают другие типы очень красных объектов, таких как старые и пыльные красные галактики, квазары и прохладные карликовые звезды.
Галактики развивались во Вселенной так быстро, что их наиболее важные изменения произошли в течение миллиарда лет после Большого взрыва. HDF показывали галактики, когда они были молодыми, HUDF показывает их как малышей, запутавшихся в период быстрых изменений в развитии.
ACS Хаббла позволяет астрономам видеть галактики в два-четыре раза лучше, чем Хаббл мог видеть ранее, и также очень чувствителен к ближнему инфракрасному излучению, которое позволяет астрономам отбирать некоторые из самых отдаленных наблюдаемых галактик во вселенной.
Это будет считаться самым глубоким наблюдением за всю историю Вселенной, пока ЕКА вместе с НАСА не запустит космический телескоп Джеймса Вебба в 2011 году.
Хотя наземные телескопы на сегодняшний день могут видеть объекты, которые существовали всего через 500 миллионов лет после большого взрыва (с красным смещением 10), им нужна помощь естественного зум-объектива , называемого гравитационной линзой, чтобы увидеть их. Тем не менее, ACS может выявить типичные галактики на этих больших расстояниях.
Даже гораздо большие наземные телескопы с адаптивной оптикой не могут воспроизвести такой вид. Изображение ACS требовало серии снимков, сделанных в течение 400 орбит Хаббла вокруг Земли. На это потребовалось очень много времени и ресурсов.
Наблюдения HUDF начались 24 сентября 2003 года и продолжались до 16 января 2004 года. Камера ACS телескопа, размером с телефонную будку, фиксировала древние фотоны света, которые начали пересекать Вселенную еще до появления Земли.
Фотоны света от самых слабых объектов достигли до одного фотона в минуту, по сравнению с миллионами фотонов в минуту от более близких галактик.
Как и предыдущие HDF, новые данные, как ожидается, подробно исследуются астрономическим сообществом и приведут к десяткам исследовательских работ, которые позволят по-новому взглянуть на рождение и эволюцию галактик.
