Hubble Ultra Deep Field jeb HUDF ir nelielas kosmosa daļas attēls Fornax zvaigznāja virzienā. Tas ir viens no dziļākajiem un detalizētākajiem Visuma novērojumiem, ko veicis cilvēks. HUDF ļauj ieraudzīt ļoti tālas, vāji spīdīgas galaktikas un pētīt agrīno Visumu.
Kā tika uzņemts attēls
Lai uzņemtu šo attēlu, pagāja vairāk nekā trīs mēneši — no 2003. gada 24. septembra līdz 2004. gada 16. janvārim. Kopumā tika veiktas apmēram 800 ekspozīcijas, uzņemtas aptuveni 400 Hubble aplidošanas ap Zemi laikā. Kopējais ekspozīcijas laiks bija aptuveni 11,3 dienas ar ACS (Advanced Camera for Surveys) un 4,5 dienas ar NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer).
Attēla iegūšanas procesā tika izmantotas vairākas optikas filtrāciju joslas, lai reģistrētu gaismu dažādos viļņu garumos. ACS nodrošināja dziļus novērojumus redzamajā spektrā (tipiski F435W, F606W, F775W, F850LP), savukārt NICMOS pievienoja sensoro jutību infrasarkanos attēlos (piemēram, F110W un F160W), kas palīdzēja atklāt ļoti tālas, sarkanas galaktikas. Novērojumos tika izmantotas tehniskas procedūras kā dithering, attēlu sakārtošana un “drizzling” — metodes, kas uzlabo izšķirtspēju un samazina instrumenta defektu ietekmi.
Kur tieši un kāds laukums
HUDF laukums atrodas uz dienvidrietumiem no Oriona dienvidu puslodes Fornaksa zvaigznājā, 3h 32m 40,0s, deklinācija -27° 47' 29" (J2000), attēls aptver 36,7 kvadrātmetru loka minūtes. Lai ilustrētu, cik mazs ir šis debess laukums: tas ir mazāks par 1 x 1 milimetru (0,039 x 0,039 collas) papīra kvadrāts, ja skatās no 1 metra attāluma, un aptuveni viena trīspadsmit miljonā daļa no kopējā debess laukuma. Attēla orientācija debess sfērā ir tāda, ka augšējais kreisais stūris ir vērsts uz ziemeļiem (-46,4°). Zvaigzne netālu no lauka centra ir USNO-A2.0 0600-01400432 ar šķietamo lielumu 18,95.
Ko mēs redzam un kāda ir nozīme
HUDF attēlā bija identificētas aptuveni 10 000 galaktiku — dažādu formu, krāsu un spožuma. Daļa redzamo objektu ir tuvas zvaigznes, lielākā daļa — galaktikas, ieskaitot zemas masas, zvaigžņu veidošanās periodā esošas galaktikas un ļoti tālas, agrīna Visuma struktūras fragmentus. Tā kā gaisma no šīm galaktikām ceļo miljardiem gadu, mēs tās redzam tādas, kādas tās bija agrāk; HUDF ļāva “ieskatīties” Visumā, kad tas bija tikai dažu simtu miljonu gadu vecs — citos vārdos, mēs redzam daļas Visuma stāvokli pirms aptuveni 13 miljardiem gadu.
Zinātnieki izmanto HUDF datus, lai:
- identificētu augstas sarkano nobīdes (high-redshift) galaktikas, izmantojot Lyman-break un citas metodes;
- izpētītu galaktiku morfoloģiju un zvaigžņu veidošanās ātrumu dažādos kosmiskos laikos;
- pētītu vakuumu reionizāciju un agrīno stara veidošanos Visuma vēsturē;
- salīdzinātu novērojumus ar kosmoloģiskajiem modeļiem par galaktiku veidošanos un attīstību.
Turpmākie novērojumi un atjauninājumi
Pēc sākotnējā HUDF novērojumu kampaņas sekoja papildu dziļās fotometrijas programmas, izmantojot jaunākus instrumentus. Svarīgākie turpinājumi ir HUDF09 un HUDF12, kad ar Hubble WFC3/IR kameru tika iegūti vēl dziļāki infrasarkanie attēli, kas palīdzēja atrast vēl tālākas galaktikas (dažas ar redzamo sarkano nobīdi z > 7–10). Vēlāk izveidotais eXtreme Deep Field (XDF) apvienoja HUDF un citus datus, radot vēl dziļāku un daudzpusīgāku attēlu laukumu.
Tehniska pieejamība un datu izmantošana
HUDF dati ir publiski pieejami un plaši izmantoti gan profesionālu astronomu, gan izglītojošu projektu vajadzībām. Datus un apstrādātus attēlus var atrast Hubble datubāzēs un arhīvos, kur pieejami arī katalogi ar fotometrijas datiem, spektrālajām novērtēm un augstas sarkanās nobīdes kandidātu sarakstiem. Šie resursi ir kļuvuši par standartu, salīdzinot jaunus novērojumus un testējot teorijas par agrīno galaktiku evolūciju.
Kopsavilkums
Hubble Ultra Deep Field ir pārsteidzošs novērojumu sasniegums, kas atklāja simtiem tūkstošu kosmisku stāstu vienā nelielā debesu izgriezumā. Tas ir transformējis mūsu izpratni par to, kā veidojās un attīstījās galaktikas agrīnajā Visumā, un kalpo kā atspēriena punkts turpmākiem dziļiem novērojumiem ar Hubble un nākamās paaudzes teleskopiem.
