Hubble Ultra Deep Field (HUDF) är en av de djupaste och mest detaljerade bilderna av universum som någonsin tagits. Bildfältet visar en mycket liten del av rymden i riktning mot stjärnbilden Fornax och innehåller tusentals avlägsna galaxer i olika utvecklingsstadier.

Observationerna genomfördes under en längre kampanj mellan 24 september 2003 och 16 januari 2004. Totalt användes omkring 800 exponeringar fördelade över cirka 400 Hubble-banor runt jorden. Exponeringstiden var sammanlagt cirka 11,3 dagar med Advanced Camera for Surveys (ACS) och cirka 4,5 dagar med NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer). Tack vare den långa integrationstiden kunde mycket svaga och mycket avlägsna objekt detekteras.

Vad bilden visar och hur gammalt universum är

HUDF innehåller omkring 10 000 galaxer, från närliggande stora spiraler till små, kompakt formade och oregelbundna protogalaxer. Många av de svagaste objekten är extremt avlägsna och ses som de var för över 13 miljarder år sedan — när universum bara var några hundra miljoner till ungefär 800 miljoner år gammalt. Dessa mycket avlägsna galaxer når höga rödförskjutningar (z ≈ 6–12 eller större), vilket innebär att vi ser dem i ett tidigt skede av galaxbildning.

Varför området valdes

Det lilla fältet valdes bland annat eftersom det har få ljusstarka stjärnor i förgrunden, vilket minimerar störande ljus och gör det möjligt att upptäcka mycket svaga bakgrundsobjekt. Även om många av dessa mål senare observerats även på infraröda våglängder från markbaserade teleskop och andra rymdteleskop, är Hubble unikt för djupa observationer i synligt ljus med hög upplösning.

Fältets läge och storlek

Fältet ligger sydväst om Orion i stjärnbilden Fornax på södra halvklotet och har angivna koordinater 03h 32m 40.0s, deklination −27° 47′ 29″ (J2000) (J2000). Bildens orientering är sådan att det övre vänstra hörnet pekar mot norr (rotation −46,4°) på himmelssfären. En ljusstark stjärna nära mitten av fältet är USNO-A2.0 0600-01400432 med en synlig magnitud på 18,95.

Fältet täcker en mycket liten del av himlen — storleksordningen några kvadratbågminuter — och representerar därför bara en extremt liten bråkdel av hela himlens yta. Trots detta innehåller bilden ett mycket stort antal galaxer tack vare Hubbles djup och upplösning.

Teknik och filter

HUDF kombinerade data från flera filter för att skapa färgbilder och för att kunna uppskatta rödförskjutningar fotometriskt. ACS-användes i flera synliga filter (bl a F435W, F606W, F775W, F850LP), medan NICMOS tillförde viktig information i det nära-infraröda (t ex F110W och F160W). Genom att jämföra objektets ljusstyrka i olika filter kan astronomer identifiera så kallade Lyman-break- eller "dropout"-galaxer, vilket är en effektiv metod för att hitta mycket avlägsna galaxer.

Vetenskaplig betydelse

  • HUDF har gett insikt i hur tidiga galaxer såg ut och hur stjärnbildning utvecklades under universums första miljard år.
  • Materialet har använts för att studera galaxernas morfologi, stjärtformationstakt, metallinnehåll och sammansmältningar genom kosmisk tid.
  • Data från HUDF ligger till grund för fotometriska rödförskjutningar och uppföljningar med spektroskopi, vilket ger avstånds- och åldersuppskattningar för de svagaste objekten.

Uppföljningar och senare djupbilder

HUDF följdes upp med ännu djupare kampanjer och nya instrument, bland annat uppdaterade Hubble-program som HUDF09 och HUDF12 (med Wide Field Camera 3, WFC3) samt kompletterande observationer från Spitzer och markbaserade teleskop. På senare år har även rymdteleskop som James Webb Space Telescope (JWST) riktats mot fältet eller angränsande områden, vilket ger ännu djupare infraröda bilder och gör det möjligt att studera galaxer ännu närmare universums begynnelse.

Data och tillgång

HUDF-data är fritt tillgängliga i Hubbles arkiv och många bearbetade färgbilder har publicerats för allmänheten. Datasetet används fortfarande flitigt inom forskning och är en av de viktigaste referenskartorna för studier av universums tidigaste epoker.

Sammanfattning: Hubble Ultra Deep Field är ett litet men mycket innehållsrikt fält som visat oss tusentals galaxer i olika utvecklingsstadier, inklusive några av de äldsta och mest avlägsna galaxerna vi känner till. Resultaten från HUDF har radikalt förbättrat vår förståelse av galaxbildning och universums tidiga historia.