Hubble eXtreme Deep Field (XDF) är en djup bild av en mycket liten del av rymden, belägen i centrum av Hubbles Ultra Deep Field, i riktning mot stjärnbilden Fornax. XDF visar den djupaste optiska och närinfraröda vyn av universum som fanns tillgänglig när bilden publicerades, och avslöjar ett enormt antal avlägsna och svaga galaxer.
Vad bilden visar
Bilden, som officiellt släpptes den 25 september 2012, kombinerar ungefär tio års Hubble-observationer. Totalt motsvarar exponeringstiden cirka två miljoner sekunder (ungefär 23 dagar), fördelat över många individuella exponeringar. Resultatet visar galaxer med ett utseende från mycket tidiga epoker i universums historia — objekt som ligger ungefär 13,2 miljarder år tillbaka i tiden. De svagaste av dessa galaxer är extremt ljussvaga; deras ljusstyrka kan vara en tiomiljarddel av det som det mänskliga ögat kan uppfatta.
Hur bilden skapades
XDF är inte en enda ny observationsserie utan en sammanslagning av data från flera Hubble-program under cirka ett decennium. Bland de instrument som bidrog fanns framför allt Advanced Camera for Surveys (ACS) för optiska våglängder och Wide Field Camera 3 (WFC3) för närinfrarött ljus. Genom att kombinera många exponeringar i flera filter (optiska och närinfraröda) kunde astronomerna förbättra känsligheten och avslöja mycket svaga och avlägsna källor. Bildbehandlingen inkluderade noggrann kalibrering, borttagning av kosmisk strålning och mosaikbyggnad för att få en enhetlig, mycket djup bild.
Vetenskaplig betydelse
XDF har stor betydelse för studiet av galaxbildning och kosmisk evolution. Den möjliggör:
- studier av galaxers morfologi och struktur vid mycket högt rödskift,
- uppskattningar av stjärnbildningshastigheter i universums tidiga skeden,
- identifiering av kandidater till mycket avlägsna galaxer (höga rödskift), vilket hjälper till att kartlägga tiden för kosmisk reionisation,
- statistiska analyser av galaxpopulationer på små skalor och hur små, unga galaxer senare kan ha vuxit samman till större strukturer som vår Vintergatan.
Relation till tidigare observationer
XDF kompletterar och bygger vidare på Hubbles tidigare djupa fält, bland annat data från 2003–2004. Tillsammans ger dessa bilder en mycket detaljerad bild av ett litet område av det mest avlägsna universum. I praktiken lade XDF till omkring 5 500 svaga galaxer till den befintliga vyn från Hubble, vilket kraftigt ökade antalet identifierade objekt i det valda fältet.
Vad vi fortfarande inte vet och vidare forskning
Trots XDF:s djup kvarstår osäkerheter: många av de allra svagaste objekten har endast fotometriska rödskift (uppskattade från färger i olika filter) och behöver spektrala mätningar för att bekräftas. Efter XDF har andra teleskop och program — särskilt rymdteleskop som James Webb Space Telescope (JWST) — fortsatt att undersöka dessa områden med ännu större känslighet i infrarött och kan identifiera och karaktärisera ännu äldre och mer avlägsna galaxer.
Fakta i korthet
- Publiceringsdatum: 25 september 2012.
- Exponeringstid: cirka 2 000 000 sekunder (~23 dagar) sammanlagt.
- Instrument: Hubble Space Telescope, främst ACS och WFC3.
- Innehåll: tusentals galaxer, inklusive mycket svaga och avlägsna kandidater som representerar universums tidiga epok (se tillbaka ~13,2 miljarder år).
XDF är ett exempel på hur sammanslagning av långsiktiga observationer kan pressa instrumentens gränser och öppna fönster mot universums allra tidigaste galaxer — en grund för fortsatt forskning om hur de första stjärnorna och galaxerna bildades och utvecklades.
