Selbst nach fast drei Jahrzehnten treuen Dienstes arbeitet das Hubble-Weltraumteleskop weiter und liefert atemberaubende Bilder des Kosmos. Als eines der großen Observatorien der NASA haben die Beobachtungen entfernter Galaxien, Exoplaneten und die Expansion des Universums einen revolutionären Einfluss auf Astronomie, Astrophysik und Kosmologie gehabt.
Hubbles jüngster Beitrag ist ein Mosaikbild mit tiefem Himmel, das anhand von Beobachtungen aus 16 Jahren erstellt wurde. Bekannt als das „Hubble Legacy Field“, wird dieses Mosaik als das größte und umfassendste „Geschichtsbuch“ der Galaxien beschrieben. Insgesamt enthält es rund 265.000 Galaxien, die nur 500 Millionen Jahre nach dem Urknall zurückreichen.
Fast 7.500 Einzelbelichtungen flossen in das Hubble Legacy Field ein und lieferten ein breites Porträt des fernen Universums, das auf die frühesten sichtbaren Zeiten zurückblickt. Auf diese Weise zeigt das Bild, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit verändert haben und durch Fusionen zu den riesigen Galaxien gewachsen sind, die wir im Space Magazine sehen. Dies bedeutet effektiv, dass 13,3 Milliarden Jahre kosmischer Evolution in diesem einen Bild aufgezeichnet wurden.
Dieses ehrgeizige Unterfangen umfasst die gemeinsame Arbeit von 31 Hubble-Programmen durch verschiedene Astronomenteams. Es enthielt auch Beobachtungen, die von mehreren Hubble-Tiefenfelduntersuchungen gemacht wurden. Dazu gehören das Hubble Deep Field von 1995, das Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) von 2003, das Hubble Ultra Deep Field von 2004 und das eXtreme Deep Field (XDF) von 2012, das die bisher tiefste Sicht auf das Universum darstellt .
Als Garth Illingworth, emeritierter Professor an der UCSC und Leiter des Teams, das die
„Jetzt, da wir weiter gegangen sind als in früheren Umfragen, ernten wir viel mehr entfernte Galaxien in dem größten solchen Datensatz, der jemals erstellt wurde. Kein Bild wird dieses Bild übertreffen, bis zukünftige Weltraumteleskope wie James Webb auf den Markt kommen. “
Neben der Darstellung von Galaxien im sichtbaren Licht erstreckt sich der Wellenlängenbereich vom ultravioletten bis zum nahen Infrarotbereich des Spektrums. Dies ist der Schlüssel in der modernen Astronomie und Kosmologie, da dadurch wichtige Merkmale der Galaxienanordnung sichtbar gemacht werden können. Ein gutes Beispiel ist
"Solche exquisiten hochauflösenden Messungen der zahlreichen Galaxien in diesem Katalog ermöglichen eine breite Palette extragalaktischer Studien", sagte die leitende Katalogforscherin Katherine Whitaker von der University of Connecticut in Storrs. "Oft haben diese Arten von Untersuchungen zu unerwarteten Entdeckungen geführt, die den größten Einfluss auf unser Verständnis der Galaxienentwicklung hatten."
Vor etwa einem Jahrhundert beschrieb Edwin Hubble (nach dem das HST benannt ist), dass Galaxien die „Marker des Weltraums“ sind. Zu dieser Zeit beobachtete er entfernte Galaxien und bemerkte, wie das Licht, das von den meisten von ihnen kam, zum roten Ende des Spektrums verschoben wurde - auch bekannt als. "Rotverschoben", was ein Hinweis darauf ist, dass sich astronomische Objekte von uns entfernen.
Diese Beobachtungen bestätigten eine Vorhersage von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie - dass sich das Universum entweder in einem Expansions- oder einem Kontraktionszustand befand. Nachfolgende Untersuchungen haben Galaxien verwendet, um die Geschwindigkeit der kosmischen Expansion (bekannt als Hubble-Konstante) zu messen. Dies hat auch Hinweise auf die zugrunde liegende Physik des Kosmos gegeben, wann chemische Elemente entstanden sind und wie unser Sonnensystem und unser Leben letztendlich entstanden sind.
Diese weitere Ansicht ist in dieser Hinsicht besonders hilfreich, da sie etwa 30-mal so viele Galaxien enthält wie die vorherigen Tiefenfelder. Das Legacy Field hat auch einige ungewöhnliche Objekte enthüllt, von denen viele die Überreste von Kollisionen und Fusionen sind, die während des frühen Universums stattfanden - sogenannte galaktische „Zugwracks“.
Wie Sie sich vorstellen können, war das Zusammenstellen dieses Bildes keine leichte Aufgabe. Dan Magee von der University of California in Santa Cruz, der Leiter der Datenverarbeitung des Teams, erklärte:
„Unser Ziel war es, alle 16 Jahre der Belichtung zu einem Legacy-Image zusammenzufügen. Bisher waren die meisten dieser Expositionen nicht einheitlich zusammengestellt worden und können von jedem Forscher verwendet werden. Astronomen können die Daten in dem gewünschten Legacy-Feld auswählen und sofort damit arbeiten, anstatt vor der Durchführung wissenschaftlicher Analysen eine enorme Datenreduktion durchführen zu müssen. “
Obwohl dieses neue Bild das detaillierteste und umfangreichste Bild von Galaxien ist, das jemals aufgenommen wurde, ist es lediglich das erste in einer Reihe von Hubble Legacy Field-Bildern. Das Team arbeitet derzeit an einer weiteren Reihe von Bildern, die insgesamt mehr als 5.200 Hubble-Aufnahmen aus einem anderen Bereich des Himmels umfassen. Mit Blick auf die Zukunft hoffen die Astronomen, den Multiwellenlängenbereich in den Legacy-Bildern zu erweitern, um noch mehr Daten zu erhalten
Dies umfasst längerwellige IR- und hochenergetische Röntgenbeobachtungen von zwei anderen großen NASA-Observatorien - dem Spitzer-Weltraumteleskop und das Chandra Röntgenobservatorium. Als Teammitglied sagte Rychard Bouwens von der Universität Leiden in den Niederlanden in der Pressemitteilung der ESA:
„Ein aufregender Aspekt dieser neuen Bilder ist die große Anzahl empfindlicher Farbkanäle, die jetzt verfügbar sind, um entfernte Galaxien zu betrachten, insbesondere im ultravioletten Teil des Spektrums. Mit Bildern mit so vielen Frequenzen können wir das Licht von Galaxien in die Beiträge alter und junger Sterne sowie aktiver galaktischer Kerne zerlegen. “
In der Zwischenzeit wird erwartet, dass kein Bild des Universums die Hubble Legacy Field-Bilder übertrifft, bis Weltraumteleskope der nächsten Generation gestartet werden. Dazu gehören die James Webb Weltraumteleskop (JWST) und die Weitfeld-Infrarot-Weltraumteleskop (WFIRST), die beide über Instrumente verfügen, die eine verbesserte Auflösung und Empfindlichkeit bieten Hubble und ermöglichen so eingehendere Erhebungen.
Die große Anzahl von Galaxien im Legacy Field-Bild ist auch ein Hauptziel für zukünftige Teleskope. Wie Illingworth in einer HubbleSite-Pressemitteilung sagte:
„Wir haben dieses Mosaik als Werkzeug zusammengestellt, das von uns und anderen Astronomen verwendet werden kann. Die Erwartung ist, dass diese Umfrage in den kommenden Jahren zu einem noch kohärenteren, tieferen und besseren Verständnis der Entwicklung des Universums führen wird. Dies wird die Voraussetzungen für das geplante Weitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop (WFIRST) der NASA schaffen. Das Legacy-Feld ist ein Pfadfinder für WFIRST, der ein Bild aufnimmt, das 100-mal größer ist als ein typisches Hubble-Foto. In nur drei Wochen Beobachtungen von WFIRST können Astronomen ein Feld zusammenstellen, das viel tiefer und mehr als doppelt so groß ist wie das Hubble Legacy Field. “
Darüber hinaus sind die Bildgebungsfunktionen des JWST im IR-Band (die über die Grenzen von Hubble oder Spitzer) wird es Astronomen ermöglichen, viel tiefer in das Bild des Legacy-Feldes einzudringen, um mehr darüber zu erfahren, wie Säuglingsgalaxien gewachsen sind. Das Bild (zusammen mit den einzelnen Belichtungen) ist über das Mikulski-Archiv für Weltraumteleskope (MAST) erhältlich.
