Hubble Ultra Deep Field (HUDF): Det dybeste billede af universet
Oplev Hubble Ultra Deep Field: det dybeste billede af universet — 10.000 galakser, ser 13 milliarder år tilbage og afslører universets tidlige historie med Hubble.
Hubble Ultra Deep Field, HUDF, er et billede af en lille del af rummet i retning af stjernebilledet Fornax.
Det tog mere end tre måneder at tage dette billede, fra den 24. september 2003 til den 16. januar 2004. Det er det fjerneste billede af universet, der nogensinde er blevet taget af mennesker. På det ser vi universet, som det var for 13 milliarder år siden, da det var omkring 800 millioner år gammelt.
HUDF indeholder omkring 10.000 galakser. Den del af himlen, hvor galakserne befinder sig, blev valgt, fordi der kun er få klare stjerner i nærfeltet. Selv om de fleste af de mål, der er synlige på Hubble-billedet, også kan ses ved infrarøde bølgelængder af jordbaserede teleskoper, er Hubble det eneste instrument, der kan foretage observationer af disse fjerne mål ved synlige bølgelængder.
Sydvest for Orion i den sydlige halvkugles stjernebillede Fornax ved ret opstigning 3h 32m 40.0s, deklination -27° 47' 29" (J2000), billedet dækker 36,7 kvadratbueminutter. Det er mindre end et kvadrat på 1 x 1 millimeter (0,039 x 0,039 tommer) papir på 1 meters afstand og svarer til ca. en tretten milliontedel af himlens samlede areal. Billedet er således, at det øverste venstre hjørne peger mod nord (-46,4°) på himmelsfæren. Stjernen nær midten af feltet er USNO-A2.0 0600-01400432 med en tilsyneladende størrelsesgrad på 18,95.
I alt krævede billedet 800 eksponeringer, der blev taget i løbet af 400 Hubble-baner omkring Jorden. Den samlede eksponeringstid var 11,3 dage for ACS og 4,5 dage for NICMOS.
Hvad viser HUDF — kort forklaret
HUDF er et ekstremt langt eksponeret billede af en meget lille og tilsyneladende tom plet på himlen. Når man ser på billedet, ser man tusinder af galakser i forskellige former og farver: spiralgalakser, elliptiske galakser, uregelmæssige smågalakser og stuedimensionerede tåger, nogle meget tæt på os og andre så fjerne, at deres lys har rejst næsten hele universets alder for at nå Hubble.
Look-back time og alder: Når vi siger, at vi ser universet som det var for 13 milliarder år siden (da det var omkring 800 millioner år gammelt), betyder det, at lyset fra nogle af disse galakser har brugt ~13 milliarder år på at nå os. Det giver os mulighed for at studere galakser i en tidlig fase af universets historie.
Tekniske oplysninger og instrumenter
- Teleskop: Hubble Space Telescope.
- Hovedinstrumenter: ACS (Advanced Camera for Surveys) brugt til synlige bølgelængder og NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) til nær-infrarøde observationer.
- Eksponeringer: 800 individuelle eksponeringer fordelt over cirka 400 Hubble-orbiter.
- Total eksponeringstid: ca. 11,3 dage (ACS) + 4,5 dage (NICMOS).
- Antal objekter: oprindeligt omkring 10.000 galakser registreret i billedet; senere bearbejdninger og supplerende data har identificeret endnu flere fjerne kilder.
Hvorfor blev lige dén plet valgt?
Feltet blev valgt, fordi der er få klare (lyse) stjerner i forgrunden. Lyse stjerner ville overstråle og gøre det vanskeligere at opdage svage, fjerne galakser. Ved at pege på et område med "nul støj" fra nærliggende stjerner kan Hubble afsløre ekstremt svage og fjerntliggende objekter.
Opfølgende observationer og dybere billeder
HUDF var ikke endestation: senere observationer med andre instrumenter på Hubble udvidede og forbedrede billedet. Væsentlige opfølgende data inkluderer observationer med det infrarøde kamera WFC3, som gjorde det muligt at finde endnu fjernere galakser (højere rødskift). Sammenlægninger og forbedrede databehandlinger har givet endnu dybere billeder (fx XDF — eXtreme Deep Field) der bygger videre på HUDF.
Betydning for astronomien
HUDF har haft stor betydning for vores forståelse af galaksedannelse og -udvikling. Ved at studere galakser på forskellige afstande (altså forskellige tider i universets historie) kan forskere:
- analysere, hvordan stjernedannelse ændrede sig med tiden,
- undersøge morfologien (formerne) af tidlige galakser og spore sammensmeltninger,
- sætte begrænsninger for teorier om, hvornår og hvordan de første stjerner og galakser dannedes,
- belyse processen kaldet kosmisk reionisering, hvor det tidlige univers blev gennemsigtigt for ultraviolet lys.
Hvordan kan man forestille sig størrelsen?
Et ofte brugt billede på feltets størrelse: HUDF dækker et område på himlen, der svarer til et sandkorn holdt i strakt arm foran øjet — ekstremt lille i forhold til hele himlen. Alligevel indeholder dette bitte område tusinder af galakser og dermed et vindue til universets tidlige historie.
Afsluttende bemærkninger
HUDF viste for alvor, hvor meget information der gemmer sig i selv de mindste, tilsyneladende tomme områder af himlen. Kombinationen af lange eksponeringer, Hubbles høje billedkvalitet og supplerende infrarøde data har gjort HUDF til et af de vigtigste felter for studier af universets tidlige epoke og galaksevolution.
Hubble Ultra Deep Fields position på nattehimlen.
Dette højopløste billede af HUDF omfatter galakser af forskellig alder, størrelse, form og farve. De mindste, rødeste galakser, omkring 100, er nogle af de fjerneste galakser, som Hubble har afbildet, da universet kun var 800 millioner år gammelt.
ABYSS WFC3/IR Hubble Ultra Deep Field-billede (24. januar 2019)
Senere versioner
Den 25. september 2012 frigav NASA en mere raffineret version af det ultradybe felt kaldet eXtreme Deep Field (XDF). XDF afslører galakser, der strækker sig 13,2 milliarder år tilbage i tiden, og afslører en galakse, der ifølge teorien blev dannet kun 450 millioner år efter big bang-begivenheden. Den 3. juni 2014 offentliggjorde NASA Hubble Ultra-Deep Field-billedet, der for første gang består af hele området fra ultraviolet til nær-infrarødt lys.
Den 23. januar 2019 offentliggjorde Instituto de Astrofísica de Canarias en endnu dybere version af de infrarøde billeder af Hubble Ultra Deep Field, der er taget med WFC3-instrumentet, kaldet ABYSS Hubble Ultra Deep Field. De nye billeder forbedrer den tidligere reduktion af WFC3/IR-billederne, herunder en omhyggelig subtraktion af himmelbaggrunden omkring de største galakser i synsfeltet. Efter denne opdatering blev det konstateret, at nogle galakser var næsten dobbelt så store som tidligere målt.
Relaterede sider
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er Hubble Ultra Deep Field?
A: Hubble Ultra Deep Field, eller HUDF, er et billede af en lille del af rummet i retning af stjernebilledet Fornax. Det er det fjerneste billede af universet, der nogensinde er taget af mennesker.
Spørgsmål: Hvor lang tid tog det at tage dette billede?
Svar: Det tog mere end 3 måneder at tage dette billede, fra den 24. september 2003 til den 16. januar 2004.
Spørgsmål: Hvor gammelt var universet, da dette billede blev taget?
Svar: Da dette billede blev taget, var universet ca. 800 millioner år gammelt.
Spørgsmål: Hvor mange galakser er synlige i Hubble Ultra Deep Field?
Svar: HUDF indeholder omkring 10.000 galakser.
Sp: Hvor er den del af himlen, hvor disse galakser befinder sig?
A: Den del af himlen, hvor disse galakser befinder sig, er sydvest for Orion i den sydlige halvkugles stjernebillede Fornax i højrekanten 3h 32m 40.0s og i deklination -27° 47' 29" (J2000).
Spørgsmål: Hvor stort er dette område på himlen sammenlignet med et 1 x 1 millimeter stort kvadratisk stykke papir på en meters afstand?
Svar: Denne plet dækker 36,7 kvadratbueminutter, hvilket er mindre end et 1 × 1 millimeter stort kvadratisk stykke papir på 1 meters afstand og svarer til ca. en tretten milliontedel af det samlede areal af himlen.
Spørgsmål: Hvor lang eksponeringstid krævede det for både ACS og NICMOS-kameraerne tilsammen?
Svar: Den samlede eksponeringstid for både ACS og NICMOS-kameraerne tilsammen var 11,3 dage for ACS og 4,5 dage for NICMOS.
Søge