El Campo Ultraprofundo del Hubble ( HUDF , por sus siglas en inglés) es una imagen de campo profundo de una pequeña región del espacio en la constelación de Fornax , que contiene aproximadamente 10 000 galaxias . Los datos originales de la imagen fueron recopilados por el telescopio espacial Hubble entre septiembre de 2003 y enero de 2004, y la primera versión de la imagen se publicó el 9 de marzo de 2004. [1] Incluye luz de galaxias que existieron hace unos 13 mil millones de años, unos 400 a 800 millones de años después del Big Bang.
La imagen HUDF fue tomada en una sección del cielo con una baja densidad de estrellas brillantes en el campo cercano, lo que permite una mejor visualización de objetos más tenues y distantes. Ubicada al suroeste de Orión en la constelación Fornax del hemisferio sur , la imagen rectangular tiene 2,4 minutos de arco hasta un borde, [2] o 3,4 minutos de arco en diagonal. Esto es aproximadamente una décima parte del diámetro angular de una luna llena vista desde la Tierra (menos de 34 minutos de arco), [3] más pequeño que una hoja de papel de 1 mm 2 sostenida a 1 m de distancia, e igual a aproximadamente una veintiséis millonésima parte del área total del cielo. La imagen está orientada de modo que la esquina superior izquierda apunta hacia el norte (−46,4°) en la esfera celeste .
En agosto y septiembre de 2009, se observó el campo HUDF en longitudes de onda más largas (1,0 a 1,6 μm) utilizando el canal infrarrojo de la recientemente instalada Wide Field Camera 3 (WFC3). Estos datos adicionales permitieron a los astrónomos identificar una nueva lista de galaxias potencialmente muy distantes. [4] [5]
El 25 de septiembre de 2012, la NASA publicó una nueva versión del Campo Ultraprofundo, denominada Campo Profundo Extremo ( XDF , por sus siglas en inglés ). El XDF revela galaxias de hace 13.200 millones de años, incluida una que se cree que se formó solo 450 millones de años después del Big Bang. [6]
El 3 de junio de 2014, la NASA publicó la imagen Hubble Ultra Deep Field 2014, la primera imagen HUDF que utiliza todo el rango de luz ultravioleta a infrarroja cercana . [7] Una composición de exposiciones separadas tomadas entre 2002 y 2012 con la Advanced Camera for Surveys y la Wide Field Camera 3 del Hubble, muestra unas 10.000 galaxias. [8]
El 23 de enero de 2019, el Instituto de Astrofísica de Canarias publicó una versión aún más profunda [9] de las imágenes infrarrojas del Campo Ultra Profundo del Hubble obtenidas con el instrumento WFC3, denominada Campo Ultra Profundo del Hubble ABYSS . Las nuevas imágenes mejoran la reducción anterior de las imágenes WFC3/IR, incluyendo una cuidadosa sustracción del fondo del cielo alrededor de las galaxias más grandes en el campo de visión. Después de esta actualización, se descubrió que algunas galaxias eran casi el doble de grandes que las medidas anteriormente. [10] [11]
En los años transcurridos desde el Hubble Deep Field original , se analizaron el Hubble Deep Field South y la muestra GOODS , lo que proporcionó estadísticas mejoradas en los altos corrimientos al rojo investigados por el HDF. Cuando se instaló el detector Advanced Camera for Surveys (ACS) en el HST, se advirtió que un campo ultraprofundo podría observar la formación de galaxias hasta corrimientos al rojo incluso más altos que los observados hasta el momento, además de proporcionar más información sobre la formación de galaxias en corrimientos al rojo intermedios (z~2). [12] A fines de 2002, se realizó un taller en STScI sobre cómo realizar mejor los estudios con la ACS . En el taller, Massimo Stiavelli abogó por un campo ultraprofundo como una forma de estudiar los objetos responsables de la reionización del Universo. [13] Después del taller, el director de STScI, Steven Beckwith, decidió dedicar 400 órbitas del tiempo discrecional del director al UDF y nombró a Stiavelli como líder del equipo local que implementa las observaciones.
A diferencia de los Campos Profundos, el HUDF no se encuentra en la Zona de Visión Continua (CVZ) del Hubble. Las observaciones anteriores, realizadas con la cámara Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) , permitieron aprovechar el mayor tiempo de observación en estas zonas utilizando longitudes de onda con mayor ruido para observar en momentos en que el brillo ceniciento contaminaba las observaciones; sin embargo, el ACS no observa en estas longitudes de onda, por lo que la ventaja se redujo. [12]
Al igual que los campos anteriores, se requería que éste contuviera muy poca emisión de nuestra galaxia, con poco polvo zodiacal . También se requería que el campo estuviera en un rango de declinaciones tal que pudiera ser observado tanto por instrumentos del hemisferio sur, como el Atacama Large Millimeter Array , como por los del hemisferio norte, como los ubicados en Hawaii . Finalmente se decidió observar una sección del Campo Profundo Sur de Chandra , debido a las observaciones de rayos X profundos existentes del Observatorio de rayos X Chandra y dos objetos interesantes ya observados en la muestra GOODS en la misma ubicación: una galaxia con corrimiento al rojo de 5,8 y una supernova. Las coordenadas del campo son ascensión recta 3 h 32 m 39,0 s , declinación −27° 47′ 29,1″ ( J2000 ). El campo tiene 200 segundos de arco por lado, con un área total de 11 minutos de arco cuadrados, [12] y se encuentra en la constelación de Fornax. [1]
En el ACS se utilizaron cuatro filtros, centrados en 435, 606, 775 y 850 nm, con tiempos de exposición ajustados para dar la misma sensibilidad en todos los filtros. Estos rangos de longitud de onda coinciden con los utilizados por la muestra GOODS, lo que permite una comparación directa entre los dos. Al igual que con los Campos Profundos, el HUDF utilizó el Tiempo Discrecional del Director. Para obtener la mejor resolución posible, las observaciones se difuminaron apuntando el telescopio a posiciones ligeramente diferentes para cada exposición (un proceso probado con el Campo Profundo del Hubble ) de modo que la imagen final tenga una resolución más alta que la que los píxeles por sí solos permitirían normalmente. [12]
Las observaciones se realizaron en dos sesiones, del 23 de septiembre al 28 de octubre de 2003 y del 4 de diciembre de 2003 al 15 de enero de 2004. El tiempo total de exposición es de poco menos de 1 millón de segundos, desde 400 órbitas, con un tiempo de exposición típico de 1200 segundos. [12] En total, se tomaron 800 exposiciones ACS en el transcurso de 11,3 días, dos por órbita; NICMOS observó durante 4,5 días. Todas las exposiciones ACS individuales fueron procesadas y combinadas por Anton Koekemoer en un conjunto de imágenes científicamente útiles, cada una con un tiempo de exposición total que oscila entre 134.900 segundos y 347.100 segundos. Para observar todo el cielo con la misma sensibilidad, el HST necesitaría observar de forma continua durante un millón de años. [1]
La sensibilidad del ACS limita su capacidad de detectar galaxias con un corrimiento al rojo elevado a aproximadamente 6. Los campos profundos NICMOS obtenidos en paralelo a las imágenes del ACS podrían, en principio, utilizarse para detectar galaxias con un corrimiento al rojo de 7 o superior, pero carecían de imágenes de la banda visible de una profundidad similar. Estas son necesarias para identificar objetos con un corrimiento al rojo elevado, ya que no deberían verse en las bandas visibles. Para obtener exposiciones visibles profundas sobre los campos paralelos NICMOS, se aprobó un programa de seguimiento, HUDF05, al que se le concedieron 204 órbitas para observar los dos campos paralelos (GO-10632). [14] La orientación del HST se eligió de modo que las imágenes paralelas NICMOS adicionales cayeran sobre el campo UDF principal.
Después de la instalación de WFC3 en el Hubble en 2009, el programa HUDF09 (GO-11563) dedicó 192 órbitas a observaciones de tres campos, incluido HUDF, utilizando los nuevos filtros infrarrojos F105W, F125W y F160W (que corresponden a las bandas Y, J y H ): [5] [15]
La HUDF es la imagen más profunda del universo jamás tomada y se ha utilizado para buscar galaxias que existieron entre 400 y 800 millones de años después del Big Bang (desplazamientos al rojo entre 7 y 12). [1] [ fuente obsoleta ] Varias galaxias en la HUDF son candidatas, según los desplazamientos al rojo fotométricos , a estar entre los objetos astronómicos más distantes . La enana roja UDF 2457 a una distancia de 59.000 años luz es la estrella más lejana resuelta por la HUDF. [16] La estrella cerca del centro del campo es USNO-A2.0 0600–01400432 con una magnitud aparente de 18,95. [17] [ se necesita una mejor fuente ]
El campo fotografiado por el ACS contiene más de 10.000 objetos, la mayoría de los cuales son galaxias, muchas con corrimientos al rojo mayores de 3, y algunas que probablemente tienen corrimientos al rojo entre 6 y 7. [12] Las mediciones de NICMOS pueden haber descubierto galaxias con corrimientos al rojo de hasta 12. [1]
El HUDF ha revelado altas tasas de formación de estrellas durante las primeras etapas de la formación de galaxias , dentro de los mil millones de años posteriores al Big Bang. [12] También ha permitido una mejor caracterización de la distribución de galaxias, sus números, tamaños y luminosidades en diferentes épocas, ayudando a la investigación sobre la evolución de las galaxias. [12] Se ha confirmado que las galaxias con altos corrimientos al rojo son más pequeñas y menos simétricas que las de corrimientos al rojo más bajos, lo que ilumina la rápida evolución de las galaxias en los primeros miles de millones de años después del Big Bang. [12]
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El Hubble eXtreme Deep Field (HXDF), publicado el 25 de septiembre de 2012, es una imagen de una porción del espacio en el centro de la imagen Hubble Ultra Deep Field. Representa un total de dos millones de segundos (aproximadamente 23 días) de tiempo de exposición recopilado durante 10 años, la imagen cubre un área de 2,3 minutos de arco por 2 minutos de arco, [18] o aproximadamente el 80% del área del HUDF. Esto representa aproximadamente una treinta y dos millonésima parte del cielo.
El HXDF contiene alrededor de 5.500 galaxias, de las cuales las más antiguas se ven tal como eran hace 13.200 millones de años. Las galaxias más tenues tienen una diezmilmillonésima parte del brillo de lo que el ojo humano puede ver. Las galaxias rojas de la imagen son los restos de galaxias después de grandes colisiones durante sus años de vejez. Muchas de las galaxias más pequeñas de la imagen son galaxias muy jóvenes que finalmente se desarrollaron hasta convertirse en galaxias mayores, similares a la Vía Láctea y otras galaxias en nuestro vecindario galáctico. [6]
