El campo ultraprofundo del Hubble ( HUDF ) 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 desde septiembre de 2003 hasta 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 visualización mucho mejor de objetos más oscuros y distantes. Ubicada al suroeste de Orión en la constelación Fornax del hemisferio sur , la imagen rectangular tiene 2,4 minutos de arco por 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 pequeña que una hoja de papel de 1 mm 2 sostenida a 1 m de distancia, e igual a aproximadamente veintiséis minutos. millonésima parte del área total del cielo. La imagen está orientada de modo que la esquina superior izquierda apunte 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 cámara de campo amplio 3 (WFC3) recientemente instalada. 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 lanzó una nueva versión del campo ultraprofundo denominada eXtreme Deep Field ( XDF ). El XDF revela galaxias de hace 13.200 millones de años, incluida una que se cree que se formó sólo 450 millones de años después del Big Bang. [6]
El 3 de junio de 2014, la NASA publicó la imagen del Campo Ultra Profundo del Hubble 2014, la primera imagen HUDF que utiliza toda la gama de luz ultravioleta a infrarroja cercana . [7] Una combinación de exposiciones separadas tomadas entre 2002 y 2012 con la cámara avanzada para estudios del Hubble y la cámara de campo amplio 3, 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, bautizada como ABYSS Hubble Ultra Deep Field . Las nuevas imágenes mejoran la reducción anterior de las imágenes WFC3/IR, incluida 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 de lo medido anteriormente. [10] [11]
En los años transcurridos desde el Campo Profundo del Hubble original, se analizaron el Campo Profundo Sur del Hubble y la muestra GOODS , proporcionando estadísticas aumentadas en los altos corrimientos al rojo sondeados por el HDF. Cuando se instaló el detector de Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) en el HST, se descubrió que un campo ultraprofundo podía observar la formación de galaxias con desplazamientos al rojo aún mayores que los que se habían observado actualmente, además de proporcionar más información sobre la formación de galaxias en desplazamientos al rojo intermedios (z~2). [12] A finales de 2002 se celebró en el STScI un taller sobre la mejor manera de realizar estudios con el ACS. En el taller, Massimo Stiavelli abogó por un campo ultraprofundo como forma de estudiar los objetos responsables de la reionización del Universo. [13] Después del taller, el director del STScI, Steven Beckwith, decidió dedicar 400 órbitas de tiempo discrecional del director a la UDF y nombró a Stiavelli como líder del equipo local que implementaría 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, utilizando la cámara Planetaria y de Campo Amplio 2 (WFPC2) , pudieron aprovechar el mayor tiempo de observación en estas zonas mediante el uso de longitudes de onda con mayor ruido para observar en momentos en que el brillo de la tierra contaminaba las observaciones; sin embargo, ACS no observa en estas longitudes de onda, por lo que la ventaja se redujo. [12]
Al igual que los campos anteriores, éste debía contener muy poca emisión de nuestra galaxia, con poco polvo zodiacal . También se requería que el campo estuviera en un rango de declinaciones tales que pudiera ser observado tanto por instrumentos del hemisferio sur, como el Atacama Large Millimeter Array , como por instrumentos del hemisferio norte, como los ubicados en Hawaii . Finalmente se decidió observar una sección del Chandra Deep Field South , debido a las observaciones de rayos X profundos existentes desde el Observatorio de rayos X Chandra y a dos objetos interesantes ya observados en la muestra GOODS en el mismo lugar: 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 de lado, con un área total de 11 minutos de arco cuadrados, [12] y se encuentra en la constelación de Fornax. [1]
Se utilizaron cuatro filtros en el ACS, centrados en 435, 606, 775 y 850 nm, con tiempos de exposición establecidos para brindar 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 Deep Fields, el HUDF utilizó el tiempo discrecional de los directores. 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 tendrían los píxeles por sí solos. normalmente lo permiten. [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 de ACS en el transcurso de 11,3 días, dos por órbita; NICMOS observado durante 4,5 días. Anton Koekemoer procesó y combinó todas las exposiciones individuales de ACS en un conjunto de imágenes científicamente útiles, cada una con un tiempo de exposición total que oscilaba entre 134.900 segundos y 347.100 segundos. Para observar todo el cielo con la misma sensibilidad, el HST necesitaría observar continuamente durante un millón de años. [1]
La sensibilidad del ACS limita su capacidad de detectar galaxias con un alto corrimiento al rojo a aproximadamente 6. Los campos profundos NICMOS obtenidos en paralelo a las imágenes del ACS podrían, en principio, usarse para detectar galaxias con un corrimiento al rojo de 7 o superior, pero carecían de imágenes de banda visible de profundidad similar. Estos son necesarios para identificar objetos con alto corrimiento al rojo, 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 otorgaron 204 órbitas para observar los dos campos paralelos (GO-10632). [14] La orientación del HST se eligió de modo que más imágenes paralelas de NICMOS 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 el HUDF, utilizando los filtros infrarrojos F105W, F125W y F160W recientemente disponibles (que corresponden a los filtros Y, Bandas J y H ): [5] [15]
El 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 (corrimientos al rojo entre 7 y 12). [1] [ fuente obsoleta ] Varias galaxias en el HUDF son candidatas, según los corrimientos al rojo fotométricos , a estar entre los objetos astronómicos más distantes . La enana roja UDF 2457, situada a una distancia de 59.000 años luz, es la estrella más alejada resuelta por el 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 superiores a 3, y algunos 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 formación de galaxias , mil millones de años después del Big Bang. [12] También ha permitido una caracterización mejorada de la distribución de las galaxias, su número, tamaño y luminosidad en diferentes épocas, ayudando a la investigación sobre la evolución de las galaxias. [12] Se ha confirmado que las galaxias con corrimientos al rojo altos son más pequeñas y menos simétricas que aquellas con 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 Campo Profundo Extremo del Hubble (HXDF), publicado el 25 de septiembre de 2012, es una imagen de una porción del espacio en el centro de la imagen del Campo Ultra Profundo del Hubble. La imagen, que representa un total de dos millones de segundos (aproximadamente 23 días) de tiempo de exposición recopilada durante 10 años, 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, las más antiguas de las cuales se ven tal como eran hace 13.200 millones de años. Las galaxias más débiles tienen una diezmilmillonésima parte del brillo de lo que el ojo humano puede ver. Las galaxias rojas en la imagen son los restos de galaxias después de grandes colisiones durante su vejez. Muchas de las galaxias más pequeñas en la imagen son galaxias muy jóvenes que eventualmente se convirtieron en galaxias mayores, similares a la Vía Láctea y otras galaxias de nuestra vecindad galáctica. [6]
