Свръхдълбокото поле на Хъбъл (Hubble Ultra Deep Field, HUDF) е едно от най-известните и най-дълбоките астрономически изображения, заснето на малка част от пространството в посока на съзвездието Форнакс. То показва хиляди слаби и много отдалечени галактики и дава уникален прозорец към ранните етапи от еволюцията на Вселената.

Как беше направено изображението

Заснемането на HUDF продължи от 24 септември 2003 г. до 16 януари 2004 г. Това съвкупно наблюдение включва множество отделни експозиции, обединени в едно изключително дълбоко изображение. Общият брой на кадрите е около 800 експозиции, направени в рамките на приблизително 400 обиколки на Хъбъл около Земята. Общото време на експозиция е еквивалентно на около 11,3 дни за инструмента ACS и около 4,5 дни за инфрачервената камера NICMOS.

Параметри и позиция на полето

HUDF е разположено югозападно от Орион в съзвездието Форнакс в Южната полусфера. Координатите са право възнесение 03h 32m 40.0s, деклинация −27° 47′ 29″ (J2000, виж J2000). Полето обхваща приблизително 11,3 квадратни дъгови минути (приблизително 3,3′ × 3,3′), което представлява само около една тринадесетмилионна част от цялото небесно пространство. Изображението е ориентирано така, че горният ляв ъгъл сочи към север със завъртане −46,4° върху небесната сфера (небесната сфера). Звездата, видима близо до центъра на полето, е USNO-A2.0 0600-01400432 с видима звездна величина 18,95.

Какво виждаме и какво означава

HUDF съдържа приблизително 10 000 галактики, вариращи от относително близки до много отдалечени системи, чиято светлина е пътувала към нас милиарди години. На изображението виждаме галактики в различни форми и етапи на еволюция: компактни и прагови обекти, хаотични и разрошени млади галактики, дискови и сфероидни форми при по-близки системи. Поради голямото червено отместване (redshift) на най-далечните обекти, наблюдаваме Вселената такава, каквато е била преди около 13 милиарда години — когато тя е била на няколко стотин до около 800 милиона години.

Много от обектите, видими на HUDF, също могат да бъдат регистрирани в инфрачервените дължини на вълните от наземни телескопи, но Хъбъл предлага уникална комбинация от висока пространствена резолюция и чувствителност във видимия и близкия инфрачервен диапазон (особено с ACS и NICMOS), което прави възможно откриването и изучаването на тези малки и слаби галактики.

Научни резултати и значение

  • HUDF предоставя данни за морфологията и размерите на ранните галактики, което помага за разбирането на процесите на сливане, нарастване и формиране на звезди в първите милиарди години.
  • Изображението е ключово за изследвания на космическата история на образуване на звездите (star formation history) и плътността на звездната маса във времето.
  • Чрез анализ на цветовете и спектралните характеристики астрономите определят червено отместване (z) и по този начин възрастта на наблюдаваните галактики — HUDF съдържа кандидати с високо z (до и над z≈6–10 в последвалите анализи).
  • Дълбоките наблюдения допринасят и за изучаване на космичната реонизация — периода, когато първите звезди и галактики йонизираха междугалактическия газ.

По-нататъшни наблюдения и наследство

HUDF не е статичен резултат — върху същия регион са направени допълнителни, още по-чувствителни наблюдения с нови инструменти на Хъбъл (например WFC3/IR през 2009 и 2012 г.), които доведоха до проекти като HUDF09, HUDF12 и окончателното комбиниране в т.нар. eXtreme Deep Field (XDF) през 2012 г. Тези последващи програми разшириха възможността за откриване на още по-далечни и по-слаби обекти в инфрачервения диапазон.

С навлизането на Джеймс Уеб Космически Телескоп (JWST) и неговите дълбоки инфрачервени наблюдения, астрономите вече достигат до още по-ранни етапи от историята на Вселената и подреждат HUDF като важна опорна точка и база за сравнение при изучаване на най-ранните галактики.

Ключови факти (в резюме)

  • Период на наблюдение: 24 септември 2003 – 16 януари 2004 г.
  • Общ брой експозиции: ~800 (в рамките на ~400 обиколки на Хъбъл).
  • Общо време на експозиция: ~11,3 дни (ACS) + ~4,5 дни (NICMOS).
  • Покритие: около 11,3 квадратни дъгови минути (много малка част от небето).
  • Брой обекти: около 10 000 галактики с разнообразни свойства и червено отмествания.

HUDF остава един от най-важните архиви за изучаване на ранната Вселена и продължава да вдъхновява нови открития чрез комбиниране на данни от Хъбъл, наземни телескопи и нови космически мисии.