Zelfs na bijna drie decennia trouwe dienst blijft de Hubble-ruimtetelescoop werken en biedt hij adembenemende beelden van de kosmos. Als een van NASA's grote observatoria hebben de waarnemingen van verre sterrenstelsels, exoplaneten en de uitdijing van het heelal een revolutionaire impact gehad op astronomie, astrofysica en kosmologie.
De nieuwste bijdrage van Hubble komt in de vorm van een deep-sky mozaïekbeeld dat is geconstrueerd met 16 jaar aan waarnemingen. Bekend als het "Hubble Legacy Field", wordt dit mozaïek beschreven als het grootste en meest uitgebreide "geschiedenisboek" van sterrenstelsels. Alles bij elkaar bevat het ongeveer 265.000 sterrenstelsels die dateren van slechts 500 miljoen jaar na de oerknal.
Bijna 7.500 individuele belichtingen gingen naar de creatie van het Hubble Legacy Field, en gaven een breed portret van het verre heelal dat terugblikt op de vroegste zichtbare tijden. Daarbij laat de afbeelding zien hoe sterrenstelsels in de loop van de tijd zijn veranderd en door fusies zijn gegroeid tot de gigantische sterrenstelsels die we in het Space Magazine zien. Dit betekent in feite dat 13,3 miljard jaar kosmische evolutie is opgetekend in dit ene beeld.
Deze ambitieuze onderneming omvat het gezamenlijke werk van 31 Hubble-programma's van verschillende teams van astronomen. Het bevatte ook observaties van verschillende diepgaande veldonderzoeken van Hubble. Deze omvatten het Hubble Deep Field in 1995, de Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) van 2003, het Hubble Ultra Deep Field van 2004 en het eXtreme Deep Field (XDF) van 2012, wat tot nu toe het diepste zicht van het heelal is .
Zoals Garth Illingworth, emeritus hoogleraar bij UCSC en hoofd van het team dat de
“Nu we verder zijn gegaan dan in eerdere onderzoeken, oogsten we veel verder weg gelegen sterrenstelsels in de grootste dergelijke dataset die ooit is geproduceerd. Geen enkel beeld zal dit overtreffen totdat toekomstige ruimtetelescopen zoals James Webb worden gelanceerd. ”
Naast het tonen van sterrenstelsels in het zichtbare licht, strekt het golflengtebereik zich uit van het ultraviolette tot het nabij-infrarode deel van het spectrum. Dit is de sleutel in de moderne astronomie en kosmologie, omdat het de belangrijkste kenmerken van de assemblage van sterrenstelsels duidelijk maakt. Een goed voorbeeld is
"Dergelijke voortreffelijke metingen met hoge resolutie van de talrijke sterrenstelsels in deze catalogus maken een brede waaier aan extragalactische studies mogelijk", zegt catalogusleider Katherine Whitaker van de University of Connecticut in Storrs. "Vaak hebben dit soort onderzoeken onverwachte ontdekkingen opgeleverd die de grootste impact hebben gehad op ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels."
Ongeveer een eeuw geleden beschreven door Edwin Hubble (naar wie de HST is genoemd) sterrenstelsels de 'markers of space'. Destijds observeerde hij verre sterrenstelsels en merkte op hoe het licht dat van de meerderheid kwam, naar het rode uiteinde van het spectrum werd verschoven - ook wel bekend als. "Roodverschuiving", wat een indicatie is dat astronomische objecten van ons weg bewegen.
Deze waarnemingen bevestigden een voorspelling van Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie - dat het heelal in een staat van expansie of contractie verkeerde. Latere onderzoeken hebben sterrenstelsels gebruikt om de snelheid van kosmische expansie te meten (bekend als de Hubble-constante), die ook aanwijzingen heeft gegeven over de onderliggende fysica van de kosmos, toen chemische elementen ontstonden, en hoe ons zonnestelsel en leven uiteindelijk verschenen.
Deze bredere kijk is in dat opzicht bijzonder nuttig omdat het ongeveer 30 keer zoveel sterrenstelsels bevat als de vorige diepe velden. The Legacy Field heeft ook verschillende ongebruikelijke objecten onthuld, waarvan er vele de overblijfselen zijn van botsingen en fusies die plaatsvonden tijdens het vroege heelal - wat galactische 'treinwrakken' worden genoemd.
Zoals u zich kunt voorstellen, was het samenstellen van deze afbeelding geen gemakkelijke taak. Zoals Dan Magee, van de Universiteit van Californië, Santa Cruz, de leider van de gegevensverwerking van het team, uitlegde:
“Ons doel was om alle 16 jaar aan belichtingen samen te brengen in een legacy-imago. Voorheen waren de meeste van deze blootstellingen niet op een consistente manier samengesteld die door elke onderzoeker kan worden gebruikt. Astronomen kunnen de gegevens in het Legacy Field die ze willen selecteren en er meteen mee werken, in plaats van dat ze een enorme hoeveelheid gegevensreductie moeten uitvoeren voordat ze een wetenschappelijke analyse uitvoeren. ”
Ondanks dat het de meest gedetailleerde en uitgebreide afbeelding is van sterrenstelsels die ooit zijn gemaakt, is deze nieuwe afbeelding slechts de eerste in een reeks Hubble Legacy Field-afbeeldingen. Het team werkt momenteel aan een andere reeks beelden, die in totaal meer dan 5.200 Hubble-opnamen bevatten, vanuit een ander deel van de hemel. Vooruitblikkend hopen astronomen het bereik van meerdere golflengten in de oudere afbeeldingen te verbreden met nog meer gegevens over
Dit omvat IR met langere golflengte en hoogenergetische röntgenobservaties van twee andere NASA Great Observatories - de Spitzer ruimtetelescoop en de Chandra X-ray Observatory. Zoals teamlid Rychard Bouwens van de Universiteit Leiden in Nederland zei in ESA persbericht:
“Een opwindend aspect van deze nieuwe beelden is het grote aantal gevoelige kleurkanalen dat nu beschikbaar is om verre sterrenstelsels te bekijken, vooral in het ultraviolette deel van het spectrum. Met beelden op zoveel frequenties kunnen we het licht van sterrenstelsels ontleden in de bijdragen van oude en jonge sterren, evenals actieve galactische kernen. ”
Ondertussen wordt niet verwacht dat een afbeelding van het heelal de Hubble Legacy Field-afbeeldingen zal overtreffen totdat de volgende generatie ruimtetelescopen worden gelanceerd. Deze omvatten de James Webb Space Telescope (JWST) en de Wide-Field Infrarood Ruimtetelescoop (WFIRST), die beide instrumenten hebben die een verbeterde resolutie en gevoeligheid bieden Hubble en zo diepere onderzoeken mogelijk te maken.
Het enorme aantal sterrenstelsels in het Legacy Field-beeld zijn ook belangrijke doelen voor toekomstige telescopen. Zoals Illingworth zei in een HubbleSite-persbericht:
"We hebben dit mozaïek samengesteld als een hulpmiddel dat door ons en door andere astronomen kan worden gebruikt. De verwachting is dat deze enquête de komende jaren zal leiden tot een nog coherenter, diepgaander en beter begrip van de evolutie van het universum ... Dit zal echt het podium vormen voor NASA's geplande Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). Het Legacy Field is een padzoeker voor WFIRST, die een afbeelding vastlegt die 100 keer groter is dan een typische Hubble-foto. In slechts drie weken aan observaties door WFIRST zullen astronomen een veld kunnen samenstellen dat veel dieper en meer dan twee keer zo groot is als het Hubble Legacy Field. "
Bovendien zijn de beeldvormingsmogelijkheden van de JWST in de IR-band (die de grenzen van overschrijden Hubble of Spitzer) zullen astronomen veel dieper in het beeld van Legacy Field kunnen zoeken om meer te onthullen over de groei van kinderstelsels. Het beeld (samen met de individuele belichtingen die zijn gemaakt om het te maken) is beschikbaar via het Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST).
