Anche dopo quasi tre decenni di fedele servizio, il telescopio spaziale Hubble continua a funzionare e fornisce immagini mozzafiato del cosmo. Come uno dei Grandi Osservatori della NASA, le sue osservazioni su galassie, esopianeti distanti e l'espansione dell'Universo hanno avuto un impatto rivoluzionario su astronomia, astrofisica e cosmologia.
L'ultimo contributo di Hubble si presenta sotto forma di un'immagine a mosaico del cielo profondo che è stata costruita utilizzando osservazioni di 16 anni. Conosciuto come "Hubble Legacy Field", questo mosaico viene descritto come il "libro di storia" più grande e completo delle galassie. Tutto sommato, contiene circa 265.000 galassie che risalgono a soli 500 milioni di anni dopo il Big Bang.
Quasi 7.500 singole esposizioni sono andate nella creazione del Campo Legacy di Hubble, fornendo un ampio ritratto dell'Universo distante che guarda ai primi tempi visibili. In tal modo, l'immagine mostra come le galassie sono cambiate nel tempo, crescendo attraverso fusioni per diventare le galassie giganti che vediamo nello Space Magazine. Ciò significa effettivamente che 13,3 miliardi di anni di evoluzione cosmica sono stati raccontati in questa unica immagine.
Questo ambizioso sforzo comprende il lavoro collettivo di 31 programmi Hubble di diversi team di astronomi. Ha anche incorporato le osservazioni prese da diversi sondaggi di Hubble in campo profondo. Questi includono l'Hubble Deep Field nel 1995, il Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) del 2003, l'Hubble Ultra Deep Field del 2004 e l'eXtreme Deep Field (XDF) del 2012, che è la visione più profonda dell'Universo fino ad oggi .
Come Garth Illingworth, professore emerito alla UCSC e capo della squadra che ha riunito il
“Ora che siamo diventati più ampi rispetto ai precedenti sondaggi, stiamo raccogliendo molte più galassie distanti nel più grande set di dati mai prodotto. Nessuna immagine supererà questa fino al lancio di futuri telescopi spaziali come James Webb. ”
Oltre a mostrare le galassie nella luce visibile, la gamma di lunghezze d'onda si estende dall'ultravioletto alla parte del vicino infrarosso dello spettro. Questa è la chiave della moderna astronomia e cosmologia, in quanto consente di rendere evidenti le caratteristiche principali dell'assemblaggio della galassia. Un buon esempio è
"Tali squisite misurazioni ad alta risoluzione delle numerose galassie in questo catalogo consentono un'ampia serie di studi extragalattici", ha affermato la ricercatrice leader del catalogo Katherine Whitaker dell'Università del Connecticut, a Storrs. "Spesso, questo tipo di sondaggi ha prodotto scoperte impreviste che hanno avuto il maggiore impatto sulla nostra comprensione dell'evoluzione della galassia."
Circa un secolo fa, Edwin Hubble (da cui prende il nome l'HST) ha descritto le galassie come i "marcatori dello spazio". A quel tempo, stava osservando galassie distanti e notò come la luce proveniente dalla maggior parte di esse fosse spostata verso l'estremità rossa dello spettro - aka. "Redshifted", che indica che gli oggetti astronomici si stanno allontanando da noi.
Queste osservazioni confermarono una previsione fatta dalla Teoria della relatività generale di Einstein - che l'Universo era in uno stato di espansione o contrazione. I sondaggi successivi hanno utilizzato le galassie per misurare il tasso di espansione cosmica (noto come Costante di Hubble), che ha anche offerto indizi sulla fisica sottostante del cosmo, quando hanno avuto origine gli elementi chimici e su come sono comparsi il nostro Sistema Solare e la vita.
Questa visione più ampia è particolarmente utile in questo senso poiché contiene circa 30 volte più galassie dei precedenti campi profondi. The Legacy Field ha anche rivelato diversi oggetti insoliti, molti dei quali sono i resti di collisioni e fusioni avvenute durante l'Universo primordiale - quelli che vengono definiti "disastri ferroviari".
Come puoi immaginare, assemblare questa immagine non è stato un compito facile. Come ha spiegato Dan Magee, dell'Università della California, a Santa Cruz, responsabile dell'elaborazione dei dati del team:
“Il nostro obiettivo era riunire tutti i 16 anni di esposizione in un'immagine legacy. In precedenza, la maggior parte di queste esposizioni non era stata messa insieme in un modo coerente che può essere utilizzato da qualsiasi ricercatore. Gli astronomi possono selezionare i dati nel campo Legacy che desiderano e lavorarci immediatamente, invece di dover eseguire un'enorme riduzione dei dati prima di condurre analisi scientifiche. "
Nonostante sia l'immagine più dettagliata ed espansiva delle galassie mai prese, questa nuova immagine è semplicemente la prima di una serie di immagini di Hubble Legacy Field. Il team sta attualmente lavorando su un altro set di immagini, per un totale di oltre 5.200 esposizioni di Hubble, da un'altra area del cielo. Guardando al futuro, gli astronomi sperano di ampliare la gamma di lunghezze multi-onda nelle immagini legacy per includere ancora più dati
Ciò includerà IR a lunghezza d'onda più lunga e osservazioni a raggi X ad alta energia da altri due Grandi Osservatori della NASA: il Spitzer Space Telescope e l'Osservatorio dei raggi X di Chandra. Come ha dichiarato il membro del team Rychard Bouwens dell'Università di Leida nei Paesi Bassi nel comunicato stampa dell'ESA:
“Un aspetto interessante di queste nuove immagini è il gran numero di canali di colore sensibili ora disponibili per visualizzare galassie distanti, specialmente nella parte ultravioletta dello spettro. Con immagini a così tante frequenze, possiamo sezionare la luce dalle galassie nei contributi di stelle vecchie e giovani, così come i nuclei galattici attivi. "
Nel frattempo, nessuna immagine dell'Universo dovrebbe superare le immagini di Hubble Legacy Field una fino al lancio dei telescopi spaziali di prossima generazione. Questi includono il James Webb Space Telescope (JWST) e il Telescopio spaziale a infrarossi ad ampio campo (WFIRST), entrambi dotati di strumenti che offriranno una migliore risoluzione e sensibilità Hubble e quindi consentire sondaggi più approfonditi.
Il vasto numero di galassie nell'immagine Legacy Field è anche il bersaglio principale per i futuri telescopi. Come ha affermato Illingworth in un comunicato stampa di HubbleSite:
"Abbiamo creato questo mosaico come uno strumento da utilizzare da noi e da altri astronomi. L'aspettativa è che questo sondaggio condurrà a una comprensione ancora più coerente, approfondita e maggiore dell'evoluzione dell'universo nei prossimi anni ... Ciò preparerà davvero le basi per il telescopio a indagine a infrarossi a largo campo pianificato dalla NASA (WFIRST). Legacy Field è un pathfinder per WFIRST, che catturerà un'immagine 100 volte più grande di una tipica foto di Hubble. In sole tre settimane di osservazioni da parte della WFIRST, gli astronomi saranno in grado di assemblare un campo molto più profondo e due volte più grande del campo legacy di Hubble. "
Inoltre, le capacità di imaging di JWST nella banda IR (che sono oltre i limiti di Hubble o Spitzer) consentirà agli astronomi di sondare molto più a fondo l'immagine del Legacy Field per rivelare di più su come sono cresciute le galassie infantili. L'immagine (insieme alle singole esposizioni che sono state realizzate) è disponibile attraverso l'archivio Mikulski per i telescopi spaziali (MAST).
