Ακόμα και μετά από σχεδόν τρεις δεκαετίες πιστής υπηρεσίας, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble συνεχίζει να λειτουργεί και να προσφέρει εκπληκτικές εικόνες του σύμπαντος. Ως ένα από τα Μεγάλα Παρατηρητήρια της NASA, οι παρατηρήσεις του για απομακρυσμένους γαλαξίες, εξωπλανήτες και την επέκταση του Σύμπαντος είχαν ένα επαναστατικό αντίκτυπο στην αστρονομία, την αστροφυσική και την κοσμολογία.
Η τελευταία συνεισφορά του Χαμπλ έρχεται με τη μορφή μιας εικόνας μωσαϊκού με βαθύ ουρανό που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις αξίας 16 ετών. Γνωστό ως "Hubble Legacy Field", αυτό το μωσαϊκό περιγράφεται ως το μεγαλύτερο και πιο ολοκληρωμένο "βιβλίο ιστορίας" των γαλαξιών. Συνολικά, περιέχει περίπου 265.000 γαλαξίες που χρονολογούνται μόλις 500 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.
Σχεδόν 7.500 ατομικές εκθέσεις εισήχθησαν στη δημιουργία του Hubble Legacy Field, παρέχοντας ένα ευρύ πορτρέτο του μακρινού Σύμπαντος που κοιτάζει πίσω στις πρώτες ορατές στιγμές. Με αυτόν τον τρόπο, η εικόνα δείχνει πώς οι γαλαξίες έχουν αλλάξει με την πάροδο του χρόνου, αναπτύσσονται μέσω συγχωνεύσεων για να γίνουν οι γιγαντιαίοι γαλαξίες που βλέπουμε στο Space Magazine. Αυτό σημαίνει ουσιαστικά ότι 13,3 δισεκατομμύρια χρόνια κοσμικής εξέλιξης έχουν αναφερθεί σε αυτή τη μοναδική εικόνα.
Αυτή η φιλόδοξη προσπάθεια περιλαμβάνει τη συλλογική εργασία 31 προγραμμάτων Hubble από διάφορες ομάδες αστρονόμων. Περιέλαβε επίσης παρατηρήσεις που έγιναν από διάφορες έρευνες σε βάθος του Χαμπλ. Αυτά περιλαμβάνουν το Hubble Deep Field το 1995, το Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) του 2003, το Hubble Ultra Deep Field του 2004 και το eXtreme Deep Field (XDF) του 2012, το οποίο είναι η βαθύτερη εικόνα του Σύμπαντος μέχρι σήμερα .
Ως Garth Illingworth, ομότιμος καθηγητής στο UCSC και επικεφαλής της ομάδας που συγκέντρωσε το
«Τώρα που έχουμε προχωρήσει ευρύτερα από ό, τι σε προηγούμενες έρευνες, συλλέγουμε πολλούς πιο απομακρυσμένους γαλαξίες στο μεγαλύτερο τέτοιο σύνολο δεδομένων που έχει παραχθεί ποτέ. Καμία εικόνα δεν θα ξεπεράσει αυτήν την εικόνα έως ότου κυκλοφορήσουν μελλοντικά διαστημικά τηλεσκόπια όπως ο James Webb. "
Εκτός από την εμφάνιση γαλαξιών στο ορατό φως, η περιοχή μήκους κύματος εκτείνεται από το υπεριώδες έως το εγγύς υπέρυθρο τμήμα του φάσματος. Αυτό είναι το κλειδί στη σύγχρονη αστρονομία και κοσμολογία, δεδομένου ότι επιτρέπει την προβολή των βασικών χαρακτηριστικών της συναρμολόγησης γαλαξιών. Ένα καλό παράδειγμα είναι
«Τέτοιες εξαιρετικές μετρήσεις υψηλής ανάλυσης των πολυάριθμων γαλαξιών σε αυτόν τον κατάλογο επιτρέπουν ένα μεγάλο εύρος εξωγαλαξιακής μελέτης», δήλωσε η επικεφαλής ερευνητής του καταλόγου Katherine Whitaker του Πανεπιστημίου του Κονέκτικατ, στο Storrs. «Συχνά, τέτοιου είδους έρευνες έχουν αποφέρει απρόβλεπτες ανακαλύψεις που είχαν το μεγαλύτερο αντίκτυπο στην κατανόηση της εξέλιξης του γαλαξία».
Πριν από έναν αιώνα, ο Edwin Hubble (για τον οποίο ονομάζεται το HST) περιέγραψε τους γαλαξίες είναι οι «δείκτες του διαστήματος». Εκείνη την εποχή, παρατηρούσε μακρινούς γαλαξίες και σημείωσε πώς το φως που προέρχεται από την πλειοψηφία τους μετατοπίστηκε προς το κόκκινο άκρο του φάσματος - γνωστός και ως. «Redshifted», που αποτελεί ένδειξη ότι τα αστρονομικά αντικείμενα απομακρύνονται από εμάς.
Αυτές οι παρατηρήσεις επιβεβαίωσαν μια πρόβλεψη που έκανε η Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν - ότι το Σύμπαν ήταν είτε σε κατάσταση επέκτασης είτε συστολής. Μεταγενέστερες έρευνες έχουν χρησιμοποιήσει γαλαξίες για τη μέτρηση του ρυθμού της κοσμικής διαστολής (γνωστή ως σταθερή Hubble), η οποία έχει επίσης προσφέρει ενδείξεις σχετικά με την υποκείμενη φυσική του κόσμου, όταν προήλθαν τα χημικά στοιχεία και πώς εμφανίστηκε τελικά το ηλιακό μας σύστημα και η ζωή μας.
Αυτή η ευρύτερη άποψη είναι ιδιαίτερα χρήσιμη από αυτή την άποψη, δεδομένου ότι περιέχει περίπου 30 φορές περισσότερους γαλαξίες από τα προηγούμενα βαθιά πεδία. Το Legacy Field αποκάλυψε επίσης πολλά ασυνήθιστα αντικείμενα, πολλά από τα οποία είναι τα απομεινάρια συγκρούσεων και συγχωνεύσεων που έλαβαν χώρα κατά την αρχή του Σύμπαντος - αυτά που αναφέρονται ως γαλαξιακά «συντρίμμια τρένων».
Όπως μπορείτε να φανταστείτε, η συναρμολόγηση αυτής της εικόνας δεν ήταν εύκολη υπόθεση. Όπως εξήγησε ο Dan Magee, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, ο Santa Cruz, επικεφαλής επεξεργασίας δεδομένων της ομάδας:
«Στόχος μας ήταν να συγκεντρώσουμε και τα 16 χρόνια των εκθέσεων σε μια εικόνα παλαιού τύπου. Προηγουμένως, τα περισσότερα από αυτά τα ανοίγματα δεν είχαν συγκεντρωθεί με συνεπή τρόπο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από οποιονδήποτε ερευνητή. Οι αστρονόμοι μπορούν να επιλέξουν τα δεδομένα στο Legacy Field που θέλουν και να συνεργαστούν μαζί του αμέσως, σε αντίθεση με το ότι πρέπει να πραγματοποιήσουν τεράστια μείωση δεδομένων πριν από τη διεξαγωγή επιστημονικής ανάλυσης. "
Παρόλο που είναι η πιο λεπτομερής και εκτεταμένη εικόνα των γαλαξιών που έχει ληφθεί ποτέ, αυτή η νέα εικόνα είναι απλώς η πρώτη σε μια σειρά εικόνων του Hubble Legacy Field. Η ομάδα εργάζεται επί του παρόντος σε ένα άλλο σύνολο εικόνων, το οποίο έχει συνολικά περισσότερες από 5.200 εκθέσεις στο Χαμπλ, από άλλη περιοχή του ουρανού. Κοιτώντας μπροστά, οι αστρονόμοι ελπίζουν να διευρύνουν το εύρος πολλαπλών μηκών κύματος στις εικόνες παλαιού τύπου ώστε να περιλαμβάνουν ακόμη περισσότερα δεδομένα
Αυτό θα περιλαμβάνει παρατηρήσεις υπερύθρου μεγάλου μήκους κύματος και ακτινογραφίες υψηλής ενέργειας από δύο άλλα μεγάλα παρατηρητήρια της NASA - το Διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer και το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra. Όπως ανέφερε το μέλος της ομάδας Rychard Bouwens του Πανεπιστημίου Leiden στις Κάτω Χώρες στο δελτίο τύπου της ESA:
«Μια συναρπαστική πτυχή αυτών των νέων εικόνων είναι ο μεγάλος αριθμός ευαίσθητων καναλιών χρώματος που είναι τώρα διαθέσιμα για προβολή μακρινών γαλαξιών, ειδικά στο υπεριώδες τμήμα του φάσματος. Με εικόνες σε τόσες πολλές συχνότητες, μπορούμε να διαχωρίσουμε το φως από τους γαλαξίες στις συνεισφορές από παλιά και νεαρά αστέρια, καθώς και ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες. "
Εν τω μεταξύ, καμία εικόνα του Σύμπαντος δεν αναμένεται να ξεπεράσει τις εικόνες του Χαμπλ Legacy Field μέχρι να εκτοξευθούν τα διαστημικά τηλεσκόπια επόμενης γενιάς. Αυτά περιλαμβάνουν το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) και το Διαστημικό τηλεσκόπιο υπερύθρου μεγάλου πεδίου (WFIRST), και τα δύο διαθέτουν όργανα που προσφέρουν βελτιωμένη ανάλυση και ευαισθησία Χαμπλ και έτσι επιτρέπουν πιο εμπεριστατωμένες έρευνες.
Ο τεράστιος αριθμός γαλαξιών στην εικόνα Legacy Field είναι επίσης πρωταρχικοί στόχοι για μελλοντικά τηλεσκόπια. Όπως είπε ο Illingworth σε ένα δελτίο τύπου του HubbleSite:
«Έχουμε συγκεντρώσει αυτό το μωσαϊκό ως εργαλείο για χρήση από εμάς και από άλλους αστρονόμους. Η προσδοκία είναι ότι αυτή η έρευνα θα οδηγήσει σε μια ακόμη πιο συνεκτική, σε βάθος και μεγαλύτερη κατανόηση της εξέλιξης του σύμπαντος τα επόμενα χρόνια… Αυτό θα δημιουργήσει πραγματικά το σκηνικό για το προγραμματισμένο τηλεσκόπιο υπέρυθρης έρευνας υπέρυθρων πεδίων της NASA (WFIRST). Το Legacy Field είναι ένας ανιχνευτής διαδρομής για το WFIRST, το οποίο θα τραβήξει μια εικόνα που είναι 100 φορές μεγαλύτερη από μια τυπική φωτογραφία Hubble. Σε μόλις τρεις εβδομάδες παρατηρήσεων από το WFIRST, οι αστρονόμοι θα μπορούν να συγκεντρώσουν ένα πεδίο που είναι πολύ βαθύτερο και διπλάσιο από το Hubble Legacy Field. "
Επιπλέον, οι δυνατότητες απεικόνισης του JWST στη ζώνη IR (που υπερβαίνουν τα όρια του Χαμπλ ή Σπίτζερ) θα επιτρέψει στους αστρονόμους να ερευνήσουν πολύ βαθύτερα την εικόνα του Legacy Field για να αποκαλύψουν περισσότερα σχετικά με το πώς αναπτύχθηκαν οι γαλαξίες των βρεφών. Η εικόνα (μαζί με τις ατομικές εκθέσεις που έγινε) είναι διαθέσιμη μέσω του Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST).
