Selv efter næsten tre årtiers trofast tjeneste fortsætter Hubble-rumteleskopet med at skabe betagende billeder af kosmos. Som en af NASAs store observatorier har dens observationer af fjerne galakser, eksoplaneter og udvidelsen af universet haft en revolutionerende indflydelse på astronomi, astrofysik og kosmologi.
Hubbles seneste bidrag kommer i form af et dybt himmel-mosaikbillede, der blev konstrueret med 16 års observationsværdi. Denne mosaik er kendt som ”Hubble Legacy Field” og beskrives som den største og mest omfattende ”historiebog” af galakser. Alt i alt indeholder den cirka 265.000 galakser, der dateres tilbage til kun 500 millioner år efter Big Bang.
Næsten 7.500 individuelle eksponeringer gik ind i oprettelsen af Hubble Legacy Field og leverede et bredt portræt af det fjerne univers, der ser tilbage til de tidligt synlige tider. Dermed viser billedet, hvordan galakser har ændret sig over tid og vokser gennem fusioner til at blive de gigantiske galakser, vi ser i Space Magazine. Dette betyder effektivt, at 13,3 milliarder år med kosmisk udvikling er blevet kronisk indført i dette ene billede.
Denne ambitiøse bestræbelse omfatter det kollektive arbejde med 31 Hubble-programmer fra forskellige hold af astronomer. Det inkorporerede også observationer taget af adskillige Hubble dybfeltundersøgelser. Disse inkluderer Hubble Deep Field i 1995, Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) fra 2003, Hubble Ultra Deep Field fra 2004 og eXtreme Deep Field (XDF) fra 2012, som er den dybeste udsigt over universet til dato .
Som Garth Illingworth, professor emeritus ved UCSC og leder af teamet, der samlede samlingen
”Nu hvor vi er gået bredere end i tidligere undersøgelser, høster vi mange mere fjerne galakser i det største sådanne datasæt, der nogensinde er produceret. Intet billede vil overgå dette, før fremtidige rumteleskoper som James Webb er lanceret. ”
Ud over at vise galakser i det synlige lys spænder bølgelængdeområdet fra den ultraviolette til den næsten infrarøde del af spektret. Dette er nøglen i moderne astronomi og kosmologi, idet den tillader, at nøglefunktioner i galaksen er synlige. Et godt eksempel er
”Sådanne udsøgte højopløsningsmålinger af de mange galakser i dette katalog muliggør en lang række ekstragalaktiske undersøgelser,” sagde kataloglederforsker Katherine Whitaker fra University of Connecticut i Storrs. ”Ofte har disse slags undersøgelser givet uventede opdagelser, der har haft den største indflydelse på vores forståelse af galakseudviklingen.”
For cirka et århundrede siden beskrev Edwin Hubble (som HST er opkaldt til) galakser som ”pladsens markører”. På det tidspunkt observerede han fjerne galakser og bemærkede, hvordan lys fra de fleste af dem blev flyttet mod den røde ende af spektret - aka. “Rødskiftet”, hvilket er en indikation af, at astronomiske genstande bevæger sig væk fra os.
Disse observationer bekræftede en forudsigelse fra Einsteins teori om generel relativitet - at universet enten var i en tilstand af ekspansion eller sammentrækning. Efterfølgende undersøgelser har anvendt galakser til at måle hastigheden af den kosmiske ekspansion (kendt som Hubble Constant), som også har tilbudt spor til kosmos underliggende fysik, hvornår kemiske elementer opstod, og hvordan vores solsystem og liv til sidst viste sig.
Dette bredere synspunkt er især nyttigt i den henseende, da det indeholder cirka 30 gange så mange galakser som de tidligere dybe felter. Legacy Field har også afsløret flere usædvanlige objekter, hvoraf mange er resterne af kollisioner og fusioner, der fandt sted under det tidlige univers - hvad der kaldes galaktiske "togvrag".
Som du kan forestille dig var montering af dette billede ingen let opgave. Da Dan Magee fra University of California, Santa Cruz, teamets databehandlingsleder forklarede:
”Vores mål var at samle alle 16 års eksponeringer til et arvebillede. Tidligere var de fleste af disse eksponeringer ikke blevet sammensat på en konsekvent måde, der kan bruges af enhver forsker. Astronomer kan vælge de data i det Legacy-felt, de ønsker, og arbejde med dem med det samme, i modsætning til at skulle udføre en enorm mængde af datareduktion, inden de foretager videnskabelig analyse. ”
På trods af at det er det mest detaljerede og ekspansive billede af galakser, der nogensinde er taget, er dette nye billede blot det første i en serie af Hubble Legacy Field-billeder. Holdet arbejder i øjeblikket på et andet sæt billeder, der i alt over 5.200 Hubble-eksponeringer, fra et andet himmelområde. Når vi ser fremad, håber astronomer at udvide multibølgelængdeområdet i ældre billeder til at omfatte endnu flere data om
Dette vil omfatte længere bølgelængde IR og højenergi-røntgenobservationer fra to andre NASA store observatorier - Spitzer-rumteleskop og Chandra røntgenobservatorium. Som teammedlem sagde Rychard Bouwens fra Leiden University i Holland i ESAs pressemeddelelse:
”Et spændende aspekt af disse nye billeder er det store antal følsomme farvekanaler, der nu er tilgængelige for at se fjerne galakser, især i den ultraviolette del af spektret. Med billeder på så mange frekvenser kan vi dissekere lyset fra galakser til bidragene fra gamle og unge stjerner såvel som aktive galaktiske kerner. ”
I mellemtiden forventes intet billede af universet at overgå Hubble Legacy Field-billederne, indtil næste generations rumteleskoper er lanceret. Disse inkluderer James Webb-rumteleskop (JWST) og Infrarødt rumteleskop med bred felt (WFIRST), som begge har instrumenter, der tilbyder forbedret opløsning og følsomhed over Hubble og dermed muliggøre mere dybdegående undersøgelser.
Det store antal galakser i Legacy Field-billedet er også de vigtigste mål for fremtidige teleskoper. Som Illingworth sagde i en HubbleSite-pressemeddelelse:
”Vi har sammensat denne mosaik som et værktøj, der skal bruges af os og andre astronomer. Forventningen er, at denne undersøgelse vil føre til en endnu mere sammenhængende, dybdegående og større forståelse af universets udvikling i de kommende år… Dette vil virkelig sætte scenen for NASAs planlagte Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). Legacy Field er en stifinder for WFIRST, der fanger et billede, der er 100 gange større end et typisk Hubble-foto. Om kun tre ugers observationer af WFIRST er astronomer i stand til at samle et felt, der er meget dybere og mere end dobbelt så stort som Hubble Legacy-feltet. ”
Derudover JWSTs billeddannelsesfunktioner i IR-båndet (som er uden for grænserne for Hubble eller Spitzer) vil give astronomer mulighed for at undersøge meget dybere i Legacy Field-billedet for at afsløre mere om, hvordan babygalakser voksede ud. Billedet (sammen med de individuelle eksponeringer, der begyndte at fremstille det) er tilgængeligt gennem Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST).
