Astronomie

Quelle partie du ciel Hubble a-t-il observé ?

Quelle partie du ciel Hubble a-t-il observé ?


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Je suis curieux d'avoir une estimation de la largeur du champ observé par le télescope spatial Hubble. Dites, par exemple, combien de fois il a changé de pointage, et quelle fraction de cela revisitait le même champ.


25 ans, disons 16 orbites/jour, c'est un maximum (très surestimé) de 146 000 points.

Le plus grand instrument est constitué des diverses incarnations de l'imageur optique avec un FOV de 6 (WFPC2) à 11 (ACS) minutes d'arc carrées. Ainsi, la fraction maximale absolue du ciel (40 000 degrés carrés) qui peut avoir été couverte est de 1 %. Et ça est une grande surestimation, car de nombreuses parties du ciel ont reçu de nombreux pointages répétés (par exemple le champ profond de Hubble).


J'ai trouvé une autre discussion sur le même sujet ici :

https://forum.cosmoquest.org/archive/index.php/t-18214.html

Ce qui est assez vieux, mais au moins quelques chiffres. D'après cela, je suppose qu'il est bien en dessous de 10% ces jours-ci.

Il est également intéressant de rechercher des "empreintes" dans Hubble Legacy Archive - mais cela ne couvre pas tout le ciel à la fois, vous devez rechercher un objet et voir s'il y a des empreintes dans sa zone sur une carte alimentée par flashplayer.


Eye in the Sky : 30 ans du télescope spatial Hubble

Lorsque vous regardez le ciel par une nuit claire, l'énormité de l'univers est en pleine vue. Même si la plupart de ces objets célestes sont à des distances bien au-delà de la portée de la compréhension humaine, un télescope flottant - à seulement 340 miles au-dessus de la Terre - a pu rapprocher ces merveilles lointaines de chez nous. Cette étonnante pièce de technologie n'est autre que l'observatoire en orbite, le télescope spatial Hubble.

Le télescope spatial Hubble photographié après la dernière mission d'entretien de la navette spatiale en 2009. Crédit image : NASA

2020 marque le 30e anniversaire du lancement de Hubble, lorsqu'il a fait du stop à bord de la navette spatiale Discovery en 1990. Depuis que ce télescope de la taille d'un autobus scolaire a été placé en orbite terrestre basse au-dessus de notre atmosphère déformant la lumière, l'observatoire a fait plus de 1,3 million d'observations, participé à plus de 15 000 articles scientifiques et aidé l'humanité à comprendre l'univers du système solaire, jusqu'aux objets les plus éloignés jamais observés.

Même si Hubble est associé à la découverte que notre univers est en expansion en raison de son nom en reconnaissance d'Edwin Hubble - l'astronome du début du 20e siècle qui a découvert l'état toujours plus vaste de l'espace - ce grand observatoire a révélé bien plus, couvrant un large éventail de sujets astronomiques.

Bien que Hubble ait accompli d'énormes réalisations au cours des trois dernières décennies, la mission n'a pas été sans grands défis à surmonter. Au fil des ans, les scientifiques et les ingénieurs ont traité un défaut du grand miroir collecteur de lumière qui n'était pas correctement rectifié lors de la fabrication, les défaillances des gyroscopes dans le cadre du système de contrôle de pointage et certaines de ses caméras principales défaillantes ou défaillantes. Grâce aux cinq missions d'entretien du programme de la navette spatiale de la NASA et aux efforts de maintenance vigilants déployés par les ingénieurs au sol, il a été possible d'exploiter un observatoire deux fois plus vieux que la plupart des voitures.

Avec 30 ans derrière nous, jetons un coup d'œil à quelques-unes des réalisations majeures que cet œil électronique sur l'univers a accompli.

Explorer le voisinage de la Terre

Avec un assez grand miroir de 7,8 pieds de diamètre qui sert de source principale de collecte de lumière, Hubble est non seulement adapté pour observer des distances extrêmes à des milliards d'années-lumière, mais a également été extraordinaire pour scruter les objets de notre propre système solaire.

En 1994, juste après l'achèvement de la mission d'entretien 1 par la mission de la navette spatiale Endeavour (STS-61) qui a corrigé le défaut de fabrication du miroir primaire et restauré une vision claire de Hubble, l'une des premières observations majeures a été faite dans notre voisinage planétaire. .

C'était l'impact d'une comète importante connue sous le nom de Shoemaker-Levy 9 dans les nuages ​​​​de gaz colorés de Jupiter. Avant que Hubble ne fasse cette observation fortuite de la collision, un impact énorme comme celui-ci n'avait jamais été observé, d'autant plus qu'il se produisait.

Comme l'une des premières percées majeures dans l'exploration du système solaire par Hubble, cette image montre les impacts atmosphériques de la comète
Cordonnier-Levy 9
qui est entré en collision avec la géante gazeuse Jupiter en 1994. Crédit image : HST Comet Team, NASA

Le grand champ gravitationnel de Jupiter attire de nombreux astéroïdes et comètes à proximité immédiate de la planète, mais ce n'est qu'une ou deux fois par siècle qu'une collision majeure se produit. Hubble a pu regarder cet événement se dérouler sur six jours en juillet 1994 et a révélé 21 taches sombres massives créées par les impacts. La collision de Shoemaker-Levy 9 a révélé pour la première fois aux scientifiques les produits chimiques qui se trouvent sous la couche nuageuse supérieure de Jupiter lorsqu'elle a été soulevée par le bombardement cométaire.

Jupiter a toujours été une cible fiable en raison de son atmosphère dynamique. À de nombreuses reprises, le télescope a concentré son attention sur la Grande Tache Rouge - une énorme tempête tourbillonnante aussi grande que deux ou trois de la Terre.

Les caméras de Hubble ont montré que la Grande Tache Rouge rétrécit continuellement - un processus qui reste encore un mystère pour les scientifiques d'aujourd'hui. Ces observations de nuages ​​nous ont non seulement aidés à comprendre les atmosphères de Jupiter et d'autres planètes gazeuses, mais ont également contribué à notre capacité à prévoir et à modéliser les tempêtes qui se forment sur notre propre planète Terre.

En regardant plus loin dans le système solaire, le télescope spatial Hubble s'est également rétréci de temps en temps sur la planète naine Pluton.

Avant 2015, lorsque le vaisseau spatial New Horizons de la NASA a survolé Pluton pour prendre les premières images de près, Hubble avait l'image la plus détaillée de ce monde minuscule et très sombre. Les observations de Hubble nous ont donné une compréhension générale de la taille de Pluton et une image très approximative de ses caractéristiques géologiques. Ceci, à son tour, a aidé les planificateurs de mission de l'équipe New Horizons à déterminer comment le survol du vaisseau spatial se déroulerait après le long voyage de neuf ans vers l'objet de la ceinture de Kuiper.

La contribution sans doute la plus importante de Hubble à la compréhension de Pluton est sa découverte de quatre de ses cinq lunes. Jusqu'en 2005, la seule lune connue autour de Pluton était Charon, découverte en 1978. Charon fait la moitié de la taille de Pluton avec une orbite très étroite, ce qui en fait un objet plus facile à trouver dès le début. En 2005, les astronomes ont trouvé deux autres lunes, Hydra et Nix, en utilisant la puissante optique de Hubble. Par la suite, en 2011, Hubble a été utilisé pour découvrir Kerberos, et en 2012, la Lune Styx.

Ces découvertes lunaires faites autour de Pluton ont indiqué que ce système était beaucoup plus complexe et intéressant qu'on ne le pensait auparavant.

Le milieu interstellaire

Certaines des images et observations les plus emblématiques de Hubble proviennent de l'étude du voisinage étoilé de notre propre Soleil.

Au sein des nombreuses poches d'étoiles réparties à des milliers d'années-lumière, des nuages ​​géants de gaz et de poussière - également connus sous le nom de nébuleuses - imprègnent l'univers de ces structures ressemblant à des peintures.

La nébuleuse d'Orion est la région de formation d'étoiles la plus étudiée sur Terre à environ 1 500 années-lumière, et cette image
est le plus détaillé jamais atteint par Hubble. Des milliers d'étoiles peuvent être trouvées dans la nébuleuse, formée par le nuage massif de gaz et
poussière car elle s'est formée par gravité au fil du temps. Hubble a également trouvé de nombreux disques proto-planétaires, ou &ldquoproplyds,&rdquo
dans la nébuleuse d'Orion, ce sont de nouveaux "systèmes solaires" encore en train de se former.
Crédit image : ASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA) et l'équipe du projet Hubble Space Telescope Orion Treasury

L'un des nuages ​​de gaz les plus connus et les plus étudiés est la nébuleuse d'Orion, située juste en dessous de la ceinture de la constellation du même nom. En 2006, la vue la plus détaillée de Hubble de la nébuleuse d'Orion a été publiée, fournissant le meilleur exemple et le plus proche d'une région de formation d'étoiles sur Terre.

À près de 1 500 années-lumière (environ 8,8 quadrillions de milles), les couches complexes de nuages ​​de gaz capturés par Hubble abritent des milliers d'étoiles formées par l'effondrement gravitationnel de la matière dans la nébuleuse. Plus particulièrement, une petite collection d'étoiles au cœur de la nébuleuse en forme de trapèze - bien nommée le Trapèze - est nouvelle et rayonne intensément en lumière ultraviolette. Cette lumière exerce un vent stellaire extrêmement puissant, creusant et poussant sur le gaz autour des jeunes étoiles lumineuses, et créant un paysage caverneux dans la région environnante. Cela a donné aux scientifiques un aperçu de la nature violente des jeunes étoiles alors qu'elles repoussent leur gaz constitutif.

Une inspection plus approfondie de cette région de formation d'étoiles très active a mis en lumière des disques poussiéreux qui se sont formés autour de nombreuses nouvelles étoiles. Hubble a révélé que ces disques - connus sous le nom de disques protoplanétaires ou "proplydes" - étaient les matériaux primordiaux qui formeraient probablement des planètes. On pense que notre propre système solaire s'est formé de cette manière, et la vue détaillée de Hubble sur ces proplydes nous a aidés à comprendre ce processus de formation planétaire.

Comme pour la vie, vient finalement la mort, et ce n'est pas différent pour les étoiles de l'univers.

Cette superbe mosaïque réalisée à partir d'images de Hubble révèle l'agonie d'une étoile beaucoup plus grande que notre propre Soleil après qu'elle ait subi une explosion massive de supernova, connue sous le nom de nébuleuse du Crabe. Les éléments contenus dans les brins de gaz tordus et noués peuvent semer de nouvelles étoiles et planètes à un moment donné avec les filaments orange indiquant l'hydrogène, le bleu comme l'oxygène neutre, le vert comme le soufre ionisé simple et le rouge représente l'oxygène doublement ionisé. Crédit image : NASA, ESA, J. Hester et A. Loll (Arizona State University)

Hubble a capturé l'agonie d'étoiles à de nombreuses reprises - aucune n'est plus célèbre que le vestige stellaire connu sous le nom de nébuleuse du crabe.

L'apparence tordue et presque nouée de bandes de gaz étirées de façon chaotique révèle l'explosion extrêmement violente d'une étoile, un événement connu sous le nom de supernova. Cela a été considéré comme un point étrangement brillant dans le ciel par les Chinois il y a environ 1 000 ans et est situé à environ 6 500 années-lumière de la Terre. Les restes explosés d'une étoile beaucoup plus grande que notre Soleil s'étendent sur six années-lumière à travers l'image, et avec bon nombre de ces observations nébuleuses, les matériaux dans les nuages ​​​​de gaz ont été rehaussés de couleur pour différencier les éléments trouvés dans la nébuleuse du Crabe. . Dans l'image de Hubble, le bleu représente l'oxygène neutre, le vert le soufre ionisé et le rouge l'oxygène doublement ionisé. Beaucoup de ces éléments lourds trouvés dans tout l'univers et même dans notre propre corps proviennent de ces supernovae.

Intégré au plus profond de la nébuleuse du Crabe, se trouve le noyau monumentalement dense de l'étoile morte laissée derrière - une étoile à neutrons en rotation connue sous le nom de pulsar. Les astronomes ont utilisé Hubble avec un autre télescope en orbite, le Chandra X-ray Observatory, pour combiner les observations optiques et aux rayons X afin de mieux comprendre cette boule de matière extrêmement dense et rotative. Le pulsar est aussi massif que notre Soleil, mais réduit à la taille de Manhattan, tout en tournant 30 fois par seconde.

Même si les nuages ​​de gaz comme la nébuleuse du Crabe et d'innombrables autres restes stellaires imagés par Hubble sont chargés de violence et de destruction, il a également été découvert qu'ils déclenchent la formation de nouvelles étoiles et planètes alors que le matériau en expansion développe des ondes de choc qui déclenchent un effondrement gazeux.

L'univers profond

Les découvertes les plus grandes et les plus fondamentales faites par le télescope spatial Hubble concernaient peut-être les objets les plus éloignés et les plus anciens jamais observés, ainsi que l'ampleur de l'expansion et la taille de l'univers.

Une tradition de l'équipe Hubble est de pointer l'observatoire en orbite vers une petite région sombre du ciel et de prendre des expositions très prolongées, collectant une grande quantité de lumière des galaxies les plus éloignées.

Cela a abouti à la sortie des images "Deep Field", le premier ensemble révélé au monde au milieu des années 1990. Initialement, les champs Hubble Deep Field Nord et Sud ont été diffusés, chaque exposition étant prise dans une zone du ciel des hémisphères célestes nord et sud sur une période d'environ 10 jours. Ce qui a été révélé était une collection abondante de galaxies diverses réparties sur les vastes images. Et avec toutes les vues télescopiques, plus l'objet céleste est éloigné, plus on peut le voir dans le temps. Les images remontaient si loin dans le temps que la plupart des galaxies observées étaient plus petites et de forme beaucoup plus irrégulière, indiquant l'état des plus jeunes galaxies qui se sont formées après le début de l'univers.

En 2004, Hubble a réalisé une exposition encore plus longue et impressionnante, connue sous le nom de Ultra Deep Field. Cela a révélé encore plus de galaxies - près de 10 000 - et plus loin dans le temps. Cette image a été prise pendant 11,3 jours et, à l'époque, révélait les plus anciennes galaxies jamais vues, certaines datant de l'âge d'environ 800 millions d'années de l'univers. Comme pour les observations précédentes, les galaxies les plus jeunes sont plus petites et irrégulières, tandis que les galaxies plus récentes sont plus bien définies avec des formes spirales et elliptiques proéminentes.

L'eXtreme Deep Field est l'une des images les plus profondes jamais obtenues de notre univers. En combinant des images Deep Field réalisées au fil du temps par Hubble, cette image résultante montre une vaste bande de plus de 5 000 galaxies dans une section très sombre et minuscule du ciel dans la constellation de Fornax. Certaines des galaxies vues sur l'image remontent à l'époque où l'univers avait moins de 5% de son âge actuel. Crédit image : NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee et P. Oesch (Université de Californie, Santa Cruz), R. Bouwens (Université de Leiden) et l'équipe HUDF09

En regardant encore plus loin, le Hubble eXtreme Deep Field a été publié en 2012 et a été créé par la combinaison d'autres observations Deep Field au fil des ans. Cette image "combo" équivalait à 22 jours d'exposition et est devenue l'une des vues les plus détaillées du paysage galactique de notre univers.

Ces types d'observations nous ont amenés à affiner l'âge de l'univers avec la plus grande précision disponible et à déterminer son avenir.

Quand Edwin Hubble a découvert la véritable échelle de l'univers et sa nature en expansion - comme décrit dans sa constante de Hubble dans les années 1920 - la découverte a fondamentalement changé notre compréhension de la cosmologie.

Avant l'ère du télescope spatial Hubble, les astronomes pensaient que l'univers avait entre 10 et 20 milliards d'années après le Big Bang initial qui a tout déclenché.

L'étude complète de Hubble sur les étoiles céphéides - des étoiles variables dont la luminosité varie de haut en bas de manière prévisible - les a amenées à être utilisées comme bougies standard (un objet avec une luminosité connue qui est utilisé pour la mesure de distance astronomique), ce qui a aidé les scientifiques limitent le taux d'expansion de l'univers, ainsi que d'autres études cosmologiques. Cela nous a aidé à affiner la constante de Hubble, nous donnant l'âge de l'univers à un peu moins de 13,8 milliards d'années.

Encore plus surprenante fut la révélation sur la progression de l'expansion de l'univers. En 1998, les astronomes de la High-z Supernova Search Team et du Supernova Cosmology Project ont publié les résultats de leur étude de ce qu'on appelle les supernovae de type Ia, un type d'explosion stellaire qui a une luminosité prévisible, également utilisée comme bougie standard pour comparer objets à différentes distances et périodes de temps.

Cela a conduit à un prix Nobel en 2011 pour trois membres de ces équipes de supernovae, et étonnamment, les observations de Hubble ont révélé que l'univers était non seulement en expansion mais qu'il accélérait son expansion. Cela a aidé les astronomes à se former l'idée qu'il existe un certain type de force de répulsion par quelque chose qui ne peut pas être mesuré avec les outils actuels. En tant qu'espace réservé pour décrire cette force de répulsion inconnue, le nom d'énergie noire a été donné à cette chose tout à fait mystérieuse. Il s'avère que, quelle que soit l'énergie noire, elle représente 70 % de toute l'énergie et de la matière de l'univers.

Cela a continué d'être l'un des plus grands mystères de toute la cosmologie moderne, et Hubble a ouvert la voie en nous aidant à nous rapprocher d'une compréhension.

Regarder au-delà de Hubble

Avec 30 ans de science étonnante par Hubble, cet observatoire est encore fortement utilisé par la communauté astronomique aujourd'hui. Même s'il est bien au-dessus de la majeure partie de l'atmosphère terrestre, il y a encore une très petite quantité de molécules de gaz qui importent une certaine traînée sur Hubble au fil du temps. Sans stimulation orbitale constante, l'orbite du télescope spatial se dégradera lentement jusqu'à ce qu'elle rentre dans l'atmosphère terrestre.

À moins que tout type de système ou de problème technologique puisse survenir, Hubble pourrait continuer son incroyable exploration de l'univers pendant une bonne partie de la prochaine décennie.

En regardant vers l'avenir, Hubble pourrait être le dernier de ce type d'observatoires en orbite qui étudie une large bande de longueurs d'onde de la lumière, de l'infrarouge aux parties ultraviolettes du spectre.

Actuellement, de nombreux télescopes au sol peuvent contrecarrer les effets de l'atmosphère en utilisant une technique appelée optique adaptative, évitant ainsi d'avoir à les placer dans l'espace. Cela a permis de créer des observatoires au sol beaucoup plus grands et plus rentables, certains pouvant atteindre 40 mètres de large (environ 130 pieds) ou plus.

Dans des longueurs d'onde de lumière plus spécifiques, telles que l'infrarouge, le prochain télescope spatial considéré comme le successeur de Hubble est le télescope spatial James Webb de la NASA.

James Webb a un miroir collecteur de lumière environ 2,7 fois la taille de Hubble à 21 pieds de diamètre et sera placé à un million de kilomètres de la Terre.

Cette nouvelle génération d'observatoire verra principalement l'univers en lumière infrarouge et pourra regarder encore plus loin dans l'univers et plus loin dans le temps. Il sera capable d'imager des galaxies et des objets stellaires encore plus jeunes que jamais, de révéler plus de régions de formation d'étoiles avec des détails sans précédent et d'observer les atmosphères des exoplanètes au-delà de notre système solaire.

James Webb devait être lancé en 2018, mais en raison de problèmes d'ingénierie et de retards, le télescope spatial est désormais prévu pour un lancement en 2021.

Pour son exploration approfondie de l'univers, le télescope spatial Hubble sera inclus avec certains des plus grands outils scientifiques que l'humanité ait jamais créés.

30 ans peuvent sembler longs en termes humains, mais son héritage et ses contributions à notre compréhension dureront des siècles, bien au-delà de notre époque.


L'image la plus importante jamais prise par le télescope spatial Hubble de la NASA

Plus tard ce mois-ci, le télescope spatial Hubble célébrera son 30e anniversaire.

Plus que tout autre observatoire de l'histoire, Hubble a révélé à quoi ressemble l'Univers.

Lors de son lancement, un problème avec l'optique de son miroir n'a produit que des images imparfaites.

Fin 1993, un nouvel équipement de correction de défauts a été installé, ainsi qu'une caméra améliorée : WFPC2.

L'année suivante, les scientifiques se lancent dans une campagne d'observation risquée : le Hubble Deep Field.

Ils ont examiné une région du ciel qui était apparemment vide : sans étoiles ni galaxies brillantes et proches.

Pendant dix jours consécutifs, sur plusieurs longueurs d'onde, Hubble a observé la même parcelle de rien, collectant un photon à la fois.

Lorsque toutes les données ont été recueillies, c'est ce qu'ils ont vu.

2 000 milliards. (R. WILLIAMS (STSCI), L'ÉQUIPE DE HUBBLE DEEP FIELD ET LA NASA)

Là où rien n'était connu auparavant, des milliers de nouvelles galaxies lointaines et faibles ont été révélées.

Ces images de Hubble Deep Field ont révolutionné notre vision de l'Univers.

Les futures campagnes d'observation et les instruments supérieurs ultérieurs ont permis de mieux se concentrer sur l'Univers.

Des levés profonds et à large champ, comme les champs frontaliers de Hubble, ont révélé des amas de galaxies lointains et massifs.

Les champs Ultra-Deep et eXtreme Deep ont dépassé le champ profond Hubble d'origine.

55 000 jusqu'à environ à

130 000 au fur et à mesure que l'Univers est révélé. (ÉQUIPES HUDF09 ET HXDF12 / E. SIEGEL (TRAITEMENT))

Des secrets encore plus lointains et plus faibles existent.

De futures missions, comme WFIRST et LUVOIR, les révéleront.

Mostly Mute Monday raconte une histoire astronomique en images, visuels et pas plus de 200 mots. Parlez moins souriez plus.


Titre de la boîte de recherche

Un coup d'œil dans une petite partie du ciel, un saut géant dans le temps.

La vue optique de l'univers la plus profonde et la plus détaillée de l'humanité - fournie par le télescope spatial Hubble de la NASA - a été dévoilée aujourd'hui à des scientifiques enthousiastes lors de la 187e réunion de l'American Astronomical Society à San Antonio, au Texas.

L'image, appelée Hubble Deep Field (HDF), a été assemblée à partir de 342 expositions distinctes prises avec le Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) pendant dix jours consécutifs entre le 18 et le 28 décembre 1995.

Représentant une vue étroite en "trou de serrure" s'étendant jusqu'à l'horizon visible de l'univers, l'image HDF ne couvre qu'un point du ciel d'environ la largeur d'un centime situé à 75 pieds de distance. Bien que le champ soit un très petit échantillon du ciel, il est considéré comme représentatif de la distribution typique des galaxies dans l'espace parce que l'univers, statistiquement, semble en grande partie le même dans toutes les directions. En regardant dans ce petit champ, Hubble a découvert un assortiment déroutant d'au moins 1 500 galaxies à différents stades d'évolution.

La plupart des galaxies sont si faibles (près de la 30e magnitude ou environ quatre milliards de fois plus faibles que ce qui peut être vu par l'œil humain) qu'elles n'ont jamais été vues auparavant par les plus grands télescopes. Une partie des galaxies de cette ménagerie remonte probablement à presque le début de l'univers.

"La variété de galaxies que nous voyons est incroyable. Avec le temps, ces données de Hubble pourraient s'avérer être la double hélice de la formation des galaxies. Nous voyons clairement certaines des galaxies telles qu'elles étaient il y a plus de dix milliards d'années, en cours de formation ", a déclaré Robert Williams, directeur du Space Telescope Science Institute Baltimore, Maryland. "Au fur et à mesure que les images sont apparues sur nos écrans, nous n'avons pas pu nous empêcher de nous demander si nous pourrions en quelque sorte voir nos propres origines dans tout cela. Les dix derniers jours ont été une expérience incroyable."

Harry Ferguson, l'un des astronomes de l'équipe HDF a ajouté : « L'un des grands héritages du télescope Hubble sera ces images profondes du ciel montrant les galaxies dans les limites les plus faibles possibles avec la plus grande clarté possible d'ici à l'horizon même de la univers."

Le terme "profond" dans un sens astronomique signifie regarder les objets les plus faibles de l'univers. Parce que les objets les plus éloignés sont également parmi les plus sombres, l'image équivaut à utiliser une "machine à remonter le temps" pour regarder dans le passé afin d'assister à la formation précoce des galaxies, peut-être moins d'un milliard d'années après la naissance de l'univers dans le Big Bang. .

Les données d'images sont si importantes (l'équivalent astronomique des manuscrits de la mer Morte, a plaisanté un scientifique) qu'elles sont immédiatement mises à la disposition des astronomes du monde entier pour poursuivre leurs recherches sur la formation des galaxies et pour sonder des questions fondamentales sur la structure et l'évolution de l'univers.

Bien que des mois de recherches et d'analyses détaillées soient à venir, les astronomes de l'équipe HDF pensent voir des preuves d'une importante population de galaxies qui existaient lorsque l'univers avait moins d'un milliard d'années.

La recherche historique a été menée sous la direction de Williams et en utilisant une fraction importante du temps discrétionnaire de son propre directeur sur le télescope spatial. Il a décidé de mener le programme Hubble Deep Field pour utiliser la résolution exquise et la haute sensibilité du télescope spatial pour repousser les limites mêmes du temps et de l'espace.

Williams, et l'équipe ST ScI qu'il a réunie pour mener les observations, espèrent que cela débloquera des indices sur des questions cosmologiques fondamentales : l'univers s'étendra-t-il pour toujours ? Depuis combien de temps sont apparues les premières galaxies ? Comment les galaxies ont-elles évolué au cours de l'histoire de la vie de l'univers ?

Essentiellement une « carotte » étroite et profonde du ciel, la HDF est analogue à une carotte géologique de la croûte terrestre. Tout comme une carotte terrestre est une histoire d'événements qui ont eu lieu au fur et à mesure de l'évolution de la surface de la Terre, l'image HDF contient des informations sur l'univers à de nombreuses étapes différentes dans le temps. Contrairement à un échantillon géologique, il n'est pas clair quelles galaxies sont proches et donc anciennes, et quelle fraction est très éloignée et existait donc lorsque l'univers était nouveau-né. "C'est comme regarder dans un long tube et voir toutes les galaxies le long de cette ligne de mire. Elles sont toutes empilées les unes contre les autres sur cette image et le défi est maintenant de les démêler", a déclaré Mark Dickinson de l'équipe HDF.

Planification de « Plonger profondément dans la louche »

Près d'un an de préparation a précédé l'observation. L'équipe HDF a sélectionné un morceau de ciel près de l'anse de la Grande Ourse (partie de la constellation circumpolaire nord Ursa Major, la Grande Ourse). Le champ est loin du plan de notre Galaxie et est donc "dépouillé" des objets proches, tels que les étoiles de premier plan. Le champ fournit un « judas » hors de la galaxie qui permet une vue dégagée jusqu'à l'horizon de l'univers.

Les expositions de test effectuées au début de 1995 avec Hubble et le télescope de 4 mètres de l'observatoire national de Kitt Peak ont ​​également confirmé que le champ est dépourvu de grands amas de galaxies, ce qui interférerait avec la vision d'objets plus éloignés et plus faibles. Le champ cible est, par nécessité, dans la zone de visualisation continue (CVZ) de l'orbite de Hubble, une région spéciale où Hubble peut voir le ciel sans être bloqué par la Terre ou les interférences du Soleil ou de la Lune.

Fixant un endroit dans le ciel pendant dix jours, Hubble a continué à prendre des photos les unes après les autres pendant toute la durée d'exposition, accumulant des données. Chaque exposition durait généralement de 15 à 40 minutes. Des images séparées ont été prises en lumière ultraviolette, bleue, rouge et infrarouge. En combinant ces images séparées en une seule image couleur, les astronomes pourront déduire - au moins statistiquement - les distances, les âges et la composition des galaxies dans l'image HDF.

Les astronomes de ST ScI ont traité les images, en supprimant les rayons cosmiques et autres artefacts, et les ont rassemblés en une seule image finale. Chaque fois qu'ils ajoutent une image, la vue s'approfondit, révélant des objets plus faibles. Quand ils ont eu fini, ils ont eu la photo la plus profonde jamais prise du ciel.

Des observations de suivi seront effectuées par une variété de télescopes au sol et dans l'espace à d'autres longueurs d'onde du spectre électromagnétique, des rayons X à la radio. Une caméra infrarouge devant être installée à Hubble lors de la mission d'entretien de 1997 imagera probablement le champ pour rechercher des galaxies primitives encore plus éloignées, dont la lumière a été déplacée vers la région infrarouge du spectre par l'expansion de l'univers.

INFORMATIONS GÉNÉRALES : « À LA RECHERCHE DE NOS RACINES COSMIQUES » – LE PROJET HUBBLE DEEP FIELD

Une justification scientifique clé pour la construction du télescope spatial Hubble était de l'utiliser pour mesurer la taille et l'âge de l'univers, tester des théories sur son origine dans le Big Bang, et l'émergence d'une structure à grande échelle incarnée dans de vastes filaments de galaxies. Nous vivons dans un univers en expansion et en évolution. Les images de galaxies lointaines offrent des indices "fossiles" sur ce à quoi ressemblait l'univers quand il n'était qu'une petite fraction de son âge actuel. Comprendre l'évolution des galaxies est une condition préalable pour aborder des questions encore plus fondamentales sur l'expansion de l'espace et le destin ultime de l'univers.

Le projet Hubble Deep Field a été inspiré par certaines des premières images profondes à revenir du télescope après la mission d'entretien HST de 1993. Ces images ont montré que l'univers primitif contenait des galaxies dans une variété déconcertante de formes et de tailles. Certaines avaient les formes elliptiques et spirales familières observées parmi les galaxies normales, mais il y avait de nombreuses formes particulières que l'on ne voit pas couramment dans l'univers local. De telles images de l'univers primitif sont probablement l'un des héritages durables du télescope spatial Hubble. Peu d'astronomes s'attendaient à voir cette activité présentée avec autant de détails étonnants.

La décision

Impressionné par les résultats d'observations antérieures telles que le Hubble Medium Deep Survey, un comité consultatif spécial réuni par Robert Williams, directeur du Space Telescope Science Institute (STScI), lui a recommandé d'utiliser une fraction importante du temps discrétionnaire de son directeur annuel pour prendre l'image la plus profonde de l'univers, en visant Hubble sur 150 orbites consécutives sur un seul morceau de ciel. La recherche est effectuée au service de l'ensemble de la communauté astronomique. Les images du projet Hubble Deep Field seront mises à la disposition des astronomes du monde entier peu de temps après la fin de l'observation.

Le contexte scientifique

Comme gravir la plus haute montagne, prendre l'image la plus profonde a été l'objectif de chaque télescope qui a repoussé les frontières de la puissance de collecte de la lumière, de la résolution ou de la plage spectrale. Lorsque le grand télescope Hale de 200 pouces sur le mont Palomar est entré en service il y a 50 ans, les astronomes espéraient utiliser de telles observations pour fournir des preuves d'observation directes pour vérifier ou réfuter l'opinion dominante selon laquelle l'univers est en expansion et que l'espace est "courbé" par la gravité. , comme le prédit la théorie de la relativité générale d'Einstein. Tout comme la courbure de la Terre peut être prouvée en mesurant soigneusement les longueurs et les angles à sa surface, il devrait être possible de vérifier que l'univers est courbé en mesurant soigneusement la luminosité et la taille des galaxies. Par exemple, si les galaxies étaient toutes de la même taille et étaient réparties uniformément dans l'espace, il serait alors possible de mesurer la courbure de l'espace simplement en mesurant les tailles apparentes et en comparant le nombre de grandes galaxies proches au nombre de plus petites. , lointains.

Au début des années 1960, de telles mesures semblaient être à la portée des télescopes au sol. Cependant, il est devenu évident que ces tests ne sont pas aussi simples que prévu. Parce que la lumière qui nous parvient maintenant des galaxies lointaines est partie il y a des milliards d'années, nous les voyons à une époque où elles étaient plus jeunes. Pour effectuer des tests géométriques de courbure de l'univers, il est essentiel de corriger l'apparence changeante des galaxies au fur et à mesure qu'elles vieillissent. Un problème central est que les idées les plus simples pour l'évolution des galaxies sont basées sur des observations de galaxies proches, leurs tailles apparentes et leur distribution dans l'espace. Cela signifie qu'une vue des jeunes galaxies est absente des modèles fondamentaux de l'évolution des galaxies, ou de l'image actuelle de l'univers lui-même.

Des observations dans les années 70 et 80 ont montré que l'univers n'est pas aussi simple qu'on le croyait. Les galaxies ne sont pas réparties au hasard dans le ciel, mais forment de grands amas, murs et nappes. Cela a fait comprendre aux astronomes et aux physiciens que voir comment les structures à grande échelle se sont formées et développées fournit une clé de l'origine de l'univers.

The universe's large-scale structure may be the imprint of much smaller- scale, or quantum, processes that acted shortly after the Big Bang, when the universe was just a soup of subatomic particles. Much later in the universe's history, structure was primarily governed by gravity. In this view, the gravitational attraction was largely between clouds of "dark matter" – subatomic particles that make up most of the mass of the universe. The galaxies formed at the densest concentrations of dark matter, like froth on the crests of waves in the ocean.

The basic picture is that the universe formed in the Big Bang and that structure grew from primordial quantum fluctuations. However, astrophysicists have many theoretical variations on this theme. For example, different forms of dark matter predict a different character of the waves and ripples of the early universe. Other theories do not involve the Big Bang or quantum fluctuations.

To be considered successful, cosmological theories must explain the distribution of sizes, shapes, colors and locations of galaxies in both the nearby universe and at large distances. The Hubble Deep Field and other Hubble observations will allow astronomers to compile accurate catalogs of the sizes, shapes, colors and distances of very faint galaxies. With these observations, astronomers aim to provide a solid testing ground for competing "world models."

THE HUBBLE DEEP FIELD WILL PROBE KEY ASTRONOMICAL QUESTIONS:

How Many Galaxies Are There In The Universe?
The Hubble Deep Field will be used to count galaxies ten times as faint as the deepest existing ground-based observations and nearly twice as faint as the deepest existing Hubble images. Beyond the limits of detection of individual galaxies, astronomers will study the background level in the images to try to deduce how much extra light there is in unseen galaxies. By observing through four different color filters, the Hubble Deep Field provides a unique way to distinguish very distant galaxies from nearby galaxies. Hydrogen both within the distant galaxies, and in intergalactic space, absorbs some of the ultraviolet light from the very distant galaxies. The cumulative effect of the absorption is to make these galaxies essentially vanish in the ultraviolet. This technique of looking for "ultraviolet dropout" galaxies has been successfully used with ground-based telescopes over the last several months, but will be a new experiment for Hubble because it requires a larger investment of observing time than is normally allocated to an individual observer.

How Did Large-Scale Structure Evolve In The Universe?
The Hubble Deep Field will be used to perform a statistical study of the distribution of galaxies on the sky. This is an essential test of models for the structure of the universe and galaxy formation theories. Predicting how clustering should vary with brightness (or other galaxy properties) is a key challenge to models of structure formation. Current observations show that galaxies tend to cluster around other galaxies. However, the faintest galaxies are almost randomly distributed on the sky. The Hubble Deep Field will push such studies to fainter limits.

How Were Galaxies Assembled?
Detailed studies of the ages and chemical compositions of stars in our own galaxy suggest that it has led a relatively quiet existence, forming stars at a rate of a few suns a year for the last 10 billion years. Other spiral galaxies seem to have similar histories. If this is typical evolution for spiral galaxies, then predictions can be made for what they should have looked like at half their present age – including their size, color and abundance. This information, combined with actual distances derived from ground-based spectroscopic observations, will provide a new test for theories of spiral galaxies.

The other major class of galaxies seen in the nearby universe is the elliptical, football-shaped aggregates of stars that appear to be very old and stopped forming stars long ago. There is currently much debate about when such galaxies formed and whether they formed through collisions of other types of galaxies or through collapse of a pristine cloud of primordial gas in the very early universe. The Hubble Deep Field, along with other deep Hubble images, provides a snapshot through time, which can be used to search for distant elliptical galaxies, or primeval galaxies that might later evolve into elliptical galaxies.

Is The Universe Open Or Closed?
An open universe expands forever because it does not contain enough matter (also called mass density). Space is said to be negatively curved, as first described by Einstein in his law of general relativity. A closed universe eventually stops expanding and then contracts, to ultimately collapse into a black hole. In such a universe space is described as positively curved – the universe folds back in on itself and space is unbounded but finite. The distribution of galaxies in the Hubble Deep Field images may yield clues to the curvature of space. The Hubble Deep Field results will be compared to models that predict how the universe should look if it is open or closed. If certain classes of galaxies can be identified where uncertainties in evolution are small, then the sizes, brightnesses and numbers of faint examples of these galaxies can be compared to the local properties to estimate the cosmological curvature.

Credits:R. Williams (STScI), the Hubble Deep Field Team and NASA


Star formation and the history of the cosmos

Galaxy cluster Abell 383 is a gravitational lens. This process bends and amplifies the light from faraway galaxies, letting astronomers study star formation in galaxies that would normally be too distant and too faint to see.

Hubble has also contributed to our understanding of star formation beyond the confines of the Milky Way. Neither Hubble nor any other telescope is able to see individual stars outside of the Milky Way and a handful of nearby galaxies in the so-called Local Group. However, the telescope has contributed to major discoveries about star formation in the far reaches of the Universe. This is important as faraway galaxies are seen far back in time, because of the huge distances their light has needed to reach us. Studying starlight from the most distant objects Hubble has observed gives clues about how stars formed in the early years of the Universe, and how they have changed over time.

This is not the realm of attractive Hubble images like those we save to our computer desktops — these objects can be too distant and too small to see clearly, and sometimes appear just as dots or small blobs in the images. Their unimpressive appearance does not mean they are impossible to study, however. Tricks such as spectroscopy (splitting light into its component colours) let scientists deduce many properties of the objects emitting the light, even if they can’t see them clearly. This is an important area of collaboration between Hubble and ground-based telescopes: while Hubble produces detailed images which help identify objects and their precise location in the sky, large telescopes on the ground are often in a better position to study their spectra.

Gravitational lensing (where the gravity of a galaxy cluster between us and the object being studied bends light beams towards us) is also part of astronomers’ arsenal as they study these faint and distant galaxies.

Hubble discoveries in the field of star formation in the early Universe include the realisation that stars and galaxies formed earlier in cosmic history than previously thought.

"Hubble has had a major impact in two areas in the field of star formation. Firstly it has studied the formation of stars like our Sun and has literally seen dusty disks which may end up as planetary systems around those stars. Secondly Hubble has made an impact in the area one could call ‘cosmological star formation’, that is, the formation of stars all over the Universe. Hubble Deep Field North for instance opened up the box and allowed us to follow the history of star formation through the entire Universe and in this way enabled us to study the ‘cosmic evolution’ of the stars."

Hans Zinnecker
Astrophysicist, Astrophysical Institute Potsdam


Hubble View Of The Lagoon Nebula

This colourful cloud of glowing interstellar gas is just a tiny part of the Lagoon Nebula, a vast stellar nursery.

This nebula is a region full of intense activity, with fierce winds from hot stars, swirling chimneys of gas, and energetic star formation all embedded within a hazy labyrinth of gas and dust. Hubble used both its optical and infrared instruments to study the nebula, which was observed to celebrate Hubble's 28th anniversary.

Since its launch on 24 April 1990, the NASA/ESA Hubble Space Telescope has revolutionised almost every area of observational astronomy. It has offered a new view of the Universe and has reached and surpassed all expectations for a remarkable 28 years. To celebrate Hubble's legacy and the long international partnership that makes it possible, each year ESA and NASA celebrate the telescope's birthday with a spectacular new image. This year's anniversary image features an object that has already been observed several times in the past: the Lagoon Nebula.

The Lagoon Nebula is a colossal object 55 light-year wide and 20 light-years tall. Even though it is about 4000 light-years away from Earth, it is three times larger in the sky than the full Moon. It is even visible to the naked eye in clear, dark skies. Since it is relatively huge on the night sky, Hubble is only able to capture a small fraction of the total nebula. This image is only about four light-years across, but it shows stunning details.

The inspiration for this nebula's name may not be immediately obvious in this image. It becomes clearer only in a wider field of view, when the broad, lagoon-shaped dust lane that crosses the glowing gas of the nebula can be made out. This new image, however, depicts a scene at the very heart of the nebula.

Like many stellar nurseries, the nebula boasts many large, hot stars. Their ultraviolet radiation ionises the surrounding gas, causing it to shine brightly and sculpting it into ghostly and other-worldly shapes. The bright star embedded in dark clouds at the centre of the image is Herschel 36. Its radiation sculpts the surrounding cloud by blowing some of the gas away, creating dense and less dense regions.

Among the sculptures created by Herschel 36 are two interstellar twisters -- eerie, rope-like structures that each measure half a light-year in length. These features are quite similar to their namesakes on Earth -- they are thought to be wrapped into their funnel-like shapes by temperature differences between the hot surfaces and cold interiors of the clouds. At some point in the future, these clouds will collapse under their own weight and give birth to a new generation of stars.

Hubble observed the Lagoon Nebula not only in visible light but also at infrared wavelengths. While the observations in the optical allow astronomers to study the gas in full detail, the infrared light cuts through the obscuring patches of dust and gas, revealing the more intricate structures underneath and the young stars hiding within it. Only by combining optical and infrared data can astronomers paint a complete picture of the ongoing processes in the nebula.


The Frontier Fields campaign

The Hubble Frontier Fields is a three-year, 840-orbit programme which created the deepest views of the Universe to date, combining the power of Hubble with the gravitational amplification of light around six different galaxy clusters to explore more distant regions of space than could otherwise be seen. These observations are helping astronomers understand how stars and galaxies emerged out of the dark ages of the Universe, when space was dark, opaque, and filled with hydrogen. In analysing how the light of more distant galaxies is bent by the cluster astronomers also learn about the distribution of normal matter and dark matter within such clusters.

While one eye of Hubble was observing its main target, the massive galaxy clusters, the second eye — another instrument — was looking at a part of the sky right next to the cluster. These are called the Parallel Fields. Although not as spectacular as the light-bending clusters, these parallel fields are as deep as the main images and can even compete with the famous Hubble Deep Field as regards depth. They are therefore a valuable tool for studying the evolution of galaxies from the early epochs of the Universe until today.

The observations for the Frontier Fields campaign were completed in 2017.

The analysis of the data led to many discovery. Including some of the most distant known galaxies so far and the observation of a lensed supernova.


Universe is Anisotropic on Large Scales, New Study Suggests

Space-based X-ray observations of hundreds of galaxy clusters suggest that the Universe may be different depending on which way astronomers look. The study appears in the journal Astronomie et astrophysique.

This map of the full sky shows four of the hundreds of galaxy clusters that were analyzed to test whether the Universe is the same in all directions over large scales. Image credit: NASA / CXC / University of Bonn / K. Migkas et al / M. Weiss.

“One of the pillars of cosmology is that the Universe is isotropic, meaning the same in all directions. Our work shows there may be cracks in that pillar,” said Dr. Konstantinos Migkas, an astronomer at the University of Bonn.

Astronomers generally agree that after the Big Bang, the cosmos has continuously expanded.

A commonly analogy is that this expansion is like a baking loaf of raisin bread. As the bread bakes, the raisins (which represent cosmic objects like galaxies and galaxy clusters) all move away from one another as the entire loaf (representing space) expands.

With an even mix the expansion should be uniform in all directions, as it should be with an isotropic Universe. But these new results may not fit that picture.

“Based on our cluster observations we may have found differences in how fast the Universe is expanding depending on which way we looked,” said Dr. Gerrit Schellenberger, an astronomer in the Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

“This would contradict one of the most basic underlying assumptions we use in cosmology today.”

Astronomers have previously conducted many tests of whether the Universe is the same in all directions. These included using optical observations of exploded stars and infrared studies of galaxies.

Some of these previous efforts have produced possible evidence that the Universe is not isotropic, and some have not.

The latest test uses a powerful, novel and independent technique.

It capitalizes on the relationship between the temperature of the hot gas pervading a galaxy cluster and the amount of X-rays it produces, known as the cluster’s X-ray luminosity. The higher the temperature of the gas in a cluster, the higher the X-ray luminosity is.

Once the temperature of the cluster gas is measured, the X-ray luminosity can be estimated. This method is independent of cosmological quantities, including the expansion speed of the Universe.

Once they estimated the X-ray luminosities of their clusters using this technique, Dr. Migkas, Dr. Schellenberger and colleagues then calculated luminosities using a different method that does depend on cosmological quantities, including the Universe’s expansion speed.

The astronomers used a sample of 313 galaxy clusters for their analysis, containing 237 clusters observed by NASA’s Chandra X-ray Observatory with a total of 191 days of exposure, and 76 observed by ESA’s XMM-Newton spacecraft, with a total of 35 days of exposure.

They also combined their sample of galaxy clusters with two other large X-ray samples, using data from XMM-Newton and the Japan-US Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics (ASCA), giving a total of 842 different galaxy clusters.

The results gave the researchers apparent expansion speeds across the whole sky, revealing that the Universe appears to be moving away from us faster in some directions than others.

They also compared their findings with studies from other groups that have found indications of a lack of isotropy using different techniques. They found good agreement on the direction of the lowest expansion rate.

The scientists came up with two possible explanations for their results that involve cosmology.

One of these explanations is that large groups of galaxy clusters might be moving together, but not because of cosmic expansion. For example, it is possible some nearby clusters are being pulled in the same direction by the gravity of groups of other galaxy clusters. If the motion is rapid enough it could lead to errors in estimating the luminosities of the clusters.

These sorts of correlated motions would give the appearance of different expansion rates in different directions.

Astronomers have seen similar effects with relatively nearby galaxies, at distances typically less than 850 million light years, where mutual gravitational attraction is known to control the motion of objects.

However, the authors expected the expansion of the Universe to dominate the motion of clusters across larger distances, up to the 5 billion light years probed in this new study.

A second possible explanation is that the Universe is not actually the same in all directions.

One intriguing reason could be that dark energy — the mysterious force that seems to be driving acceleration of the expansion of the Universe — is itself not uniform. In other words, the X-rays may reveal that dark energy is stronger in some parts of the Universe than others, causing different expansion rates.

“This would be like if the yeast in the bread isn’t evenly mixed, causing it to expand faster in some places than in others,” said Dr. Thomas Reiprich, an astronomer at the University of Bonn.

“It would be remarkable if dark energy were found to have different strengths in different parts of the Universe. However, much more evidence would be needed to rule out other explanations and make a convincing case.”

Either of these two cosmological explanations would have significant consequences. Many studies in cosmology, including X-ray studies of galaxy clusters, assume that the Universe is isotropic and that correlated motions are negligible compared to the cosmic expansion at the distances probed here.

K. Migkas et al. 2020. Probing cosmic isotropy with a new X-ray galaxy cluster sample through the LX-T scaling relation. A&A 636, A15 doi: 10.1051/0004-6361/201936602

This article is based on text provided by the National Aeronautics and Space Administration.


NASA’s Spitzer, Not Hubble, Reveals Our Most Awe-Inspiring View Of The Universe

Every dot of light in this image represents its own galaxy, courtesy of NASA's Spitzer space . [+] telescope. By taking infrared observations, Spitzer can see through the light-blocking dust that would obscure many of these galaxies, while simultaneously possessing wide-field views that can reveal how galaxies clump and cluster across cosmic time.

NASA Spitzer S-CANDELS Survey, ECDFS Field, Ashby et al. (2015), K. Noeske

Only by observing it can we know what the Universe is like.

The European Space Agency's space-based Gaia mission has mapped out the three-dimensional positions . [+] and locations of more than one billion stars in our Milky Way galaxy: the most of all-time. However, even with all the features that observatories like this can identify in our Milky Way, much remains obscure to our eyes due to our limited perspective.

ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

Looking in (mostly) visible light, like Hubble does, reveals wholly impressive sights.

The Eagle Nebula, famed for its ongoing star formation, contains a large number of Bok globules, or . [+] dark nebulae, which have not yet evaporated and are working to collapse and form new stars before they disappear entirely. While the external environment of these globules may be extremely hot, the interiors can be shielded from radiation and reach very low temperatures indeed. These globules, like most forms of dust and molecular gas, are quite efficient at blocking visible light.

But Hubble’s views are fundamentally limited in two ways.

Here, Hubble reveals the two interacting galaxies that form the pair Arp 194. There is an . [+] interstellar "star bridge" connecting the two galaxies, as gas collapses to form young, hot, luminous blue stars, similar to along the densest areas in each of the interacting galaxies. It is expected that these two galaxies will merge over the next billion or three years.

NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

First, this light can only reveal objects where intervening dust is absent.

The gas burning off in the Carina Nebula may be clumping into planet-like and planet-sized objects, . [+] but the luminosity and the ultraviolet radiation from the massive star driving the evaporation will certainly boil it all away before any clumps can grow into a star. The "clumps" that do remain will likely form failed stars and failed solar systems: a bevy of rogue planets. In visible light, we cannot observe what's going on behind the light-blocking dust.

NASA, THE HUBBLE HERITAGE TEAM AND NOLAN R. WALBORN (STSCI), RODOLFO H. BARBA’ (LA PLATA OBSERVATORY, ARGENTINA), AND ADELINE CAULET (FRANCE)

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Second, Hubble’s views are deep, but are extremely narrow-field.

The Hubble eXtreme Deep Field (XDF) may have observed a region of sky just 1/32,000,000th of the . [+] total, but was able to uncover a whopping 5,500 galaxies within it: an estimated 10% of the total number of galaxies actually contained in this pencil-beam-style slice. The remaining 90% of galaxies are either too faint or too red or too obscured for Hubble to reveal.

HUDF09 AND HXDF12 TEAMS / E. SIEGEL (PROCESSING)

As a result, only a few patches of sky possess deep, revealing views.

The streaks and arcs present in Abell 370, a distant galaxy cluster some 5-6 billion light years . [+] away, are some of the strongest evidence for gravitational lensing and dark matter that we have. The lensed galaxies are even more distant, with some of them making up the most distant galaxies ever seen. This Hubble mosaic, however, still only takes up a tiny fraction of a square degree on the sky.

NASA, ESA/Hubble, HST Frontier Fields

Hubble excels at revealing “individual trees.”

A close-up of over 550,000 science related observations made by the Hubble Space Telescope. The . [+] locations and sizes of the observations made can all be seen here. Although they are located in many different places, the total sky coverage is minimal. Many of the observations are clustered in the galactic plane.

Nadieh Bremer / Visual Cinnamon

But “the larger forest” encompasses grander perspectives.

This map shows data from the Sloan Digital Sky Survey, covering a much larger fraction of the sky . [+] than Hubble images can reveal. In this portion of the map, each dot represent its own galaxy, and there are more than one million dots total in this image. Very clearly, they are clumped and clustered together in a non-random way.

Daniel Eisenstein and the SDSS-III collaboration

Only deep, wider-field views will suffice.

The top two panels show dark matter (L) and clumps dense enough to correspond to the formation of a . [+] galaxy (R) from a simulation by the Virgo consortium, while the bottom panel shows observational data from the (now-defunct) Herschel space telescope, an infrared telescope from the European Space Agency. In the bottom photo, each dot of light is its own galaxy the feature revealed is known as the Lockman Hole.

Virgo consortium/A. Amblard/ESA (top and middle) ESA / SPIRE Consortium / HerMES consortia (bottom)

Infrared light — which is largely transparent to light-blocking dust — is ideal for this task.

NASA's Spitzer Space Telescope began as an actively cooled observatory, taking near and far infrared . [+] observations of the deep Universe. When it ran out of coolant, it still took near-infrared observations, lasting more than 15 years until the mission came to an end. In many ways, its views are still the widest and deepest of the cosmos.

NASA’s Spitzer, which operated from 2003-2020, first revealed a full square degree to unprecedented depths.

In astronomy, there's always a trade-off between the depth of your survey and your sky coverage. . [+] Hubble's views, like the GOODS deep fields, can go to incredibly impressive depths, but only capture a small portion of the sky. Wider-field views tend to be shallower. Spitzer, via SEDS and the follow-up S-CANDELS surveys, goes deeper, on wider-fields, than any other observatory to date.

On large, cosmic scales, every point in these images represents its own galaxy.

In this portion of the COSMOS field, NASA's Spitzer shows each galaxy as a single pixel. The . [+] non-random clustering of galaxies, which is evidence for the composition and gravitational history and evolution of our Universe, helps us conclude that most of the mass of the Universe is in the form of dark matter.

NASA/Spitzer/S-CANDELS Ashby et al. (2015)

S-CANDELS, a follow-up to the original Spitzer Extended Deep Survey (SEDS), went even deeper.

This view of about 0.15 square degrees of space reveals many regions with large numbers of galaxies . [+] clustered together in clumps and filaments, with large gaps, or voids, separating them. This region of space is known as the ECDFS, as it images the same portion of the sky imaged previously by the Extended Chandra Deep Field South: a pioneering X-ray view of the same space.

NASA/Spitzer/S-CANDELS Ashby et al. (2015), Acknowledgment: Kai Noeske

Quadrupling the original SEDS observing time, exposed galaxies trace the cosmic web.

This portion of the S-CANDELS survey reveals a portion of the Universe also imaged by the UKIDSS . [+] Ultra-Deep Survey (UDS), where a surprising number of galaxies can all be seen making row-like structures. These linear structures appear to be aligned along cosmic filaments, which represent regions overdense with dark matter and often linking larger galaxy clusters.

NASA/Spitzer/S-CANDELS Ashby et al. (2015)

Across 13 billion years of cosmic history, galaxies are clustered, rather than distributed randomly.

This region of the sky was also famously imaged by Hubble, as it contains the Hubble Deep . [+] Field-North. The Spitzer image, shown here as part of the S-CANDELS program, is also incredibly deep, but reveals light of much longer wavelengths than Hubble, and presents a much more greatly 'zoomed out' view.

NASA/Spitzer/S-CANDELS Ashby et al. (2015)

It’ll require hundreds of James Webb observations, stitched together, to match S-CANDELS.

One of the last tests that will be performed on NASA's James Webb is a final check of the mirror . [+] deployment sequence in full. With all environmental stress testing now out of the way, these last checks will hopefully be routine, paving the way for a successful 2021 launch.

NASA / James Webb Space Telescope team

Appreciate the enormity of the Universe. It encompasses everything we know.

Perhaps the greatest achievement of the S-CANDELS research program, this view of the Extended Groth . [+] Strip is more than half a degree long on its long side: larger than the diameter of the apparent full Moon. Every pixel is a galaxy, and there are tens of thousands of bright pixels in this one image alone, despite the fact that most of it, like space, is dark.

NASA/Spitzer/S-CANDELS Ashby et al. (2015)

Mostly Mute Monday tells an astronomical story in images, visuals, and no more than 200 words. Talk less smile more.


Fuelless Pointing

The space telescope has no thrusters. To change angles, it uses Newton’s third law of motion: It spins its four reaction wheels in the opposite direction it wants to go, and the combined torques point it at any location on the sky. The telescope takes 15 minutes to turn 90° — the speed of the minute hand on a clock.

This visible-ultraviolet composite image of M94 highlights the stunning starburst ring encircling the spiral galaxy’s core.
NASA

Kevin attests that much of what he’s learned as an amateur astronomer — from names and nomenclatures to facts and figures to general astronomy concepts — aids him in his daily work. This includes understanding and evaluating decisions made by STScI in matters ranging from scheduling the telescope to calibrating its instruments. In one instance, Kevin’s familiarity with Messier objects helped when the calibration group needed to find a large open cluster in the spring sky after their go-to cluster for calibration, M35, slipped into Hubble’s solar avoidance zone. (This is a region of sky 54° in radius around our star that the space telescope can’t observe, lest its optical tube heat up dangerously.) Kevin was able to quickly recommend M44 or M67. He says that a firsthand knowledge and familiarity with CCD astrophotography has
also taught him the importance of the calibration frames that STScI uses to process Hubble’s images.

Looking back at Hubble’s 30 years (and onward to the future), I can’t help but feel that Hubble’s story and mine have been intertwined, and not just because I work on the team. Hubble has had an effect on us all. It has revolutionized the way we understand the universe, permeated our culture, and even changed the way we think about the cosmos. I know when I think of the Crab Nebula, for example, I don’t immediately think of the small, oval fuzz of light in my eyepiece — I visualize Hubble’s fantastic, colorful visage of tangled threads of glowing gas. I see the universe through Hubble’s eye. And from views of the universe in sci-fi movies to imaginative works of art, it’s clear that others do, too. I’d be surprised if Hubble hasn’t made some kind of impact in the life of every astronomy enthusiast around the planet it orbits.

We hope you enjoy the images we’ve shared with you on these pages as much as we do, and that they might inspire you to go outside and observe the night sky, too.

Released for Hubble’s 25th anniversary, this image features the 3,000-member-strong star cluster Westerlund 2 alongside clouds of gas and dust in the Gum 29 nebula that are giving birth to even more stars. The picture combines visible-light observations from the Advanced Camera for Surveys with infrared exposures from the Wide Field Camera 3.
NASA In this Hubble image of Arp 194, stars appear to be “leaking” from galaxy to galaxy like water dripping from a faucet. In reality, the giant clusters of blue stars probably formed as a result of the interactions between the merging galaxies at the top, which would have compressed gas and spurred starbirth. Fellow amateur Kevin Hartnett and I have picked some of our favorite Hubble images from the last 30 years to share with you on the following pages.
NASA / ESA / Hubble Heritage Team (STSCI / AURA) This image of the Spirograph Nebula (IC 418) is an old classic of Hubble’s that has fascinated me for years. I never get over how much complex detail there is in this planetary nebula.
NASA I love the dramatic contrast in this Hubble image of reflection nebula NGC 1999. Infrared observations suggest that the dark region is not a dense cloud, as once thought, but an actual hole in the nebula.
NASA Forming stars shoot pairs of jets. Mostly hidden in the visible image.
NASA The jets of a protostar in Carina become clear in infrared.
NASA Of all the planetary nebulae Hubble has observed, this one, NGC 5189, must be one of the most visibly dynamic. What events transpired during the central star’s death to create all these interesting shapes?
NASA Hubble studied this “hidden gem” of a galaxy to help astronomers improve the precision of the universe’s expansion rate. Astronomers identified dozens of Cepheid variables and a Type Ia supernova (both of which are used as cosmic distance markers) in this barred spiral, called NGC 1015 and located 118 million light-years away.
NASA I must have a thing for galaxies with prominent dust lanes, because while Hubble’s Sombrero Galaxy image is my favorite, I adore this picture of the Black Eye Galaxy (M64) almost as much. This spiral galaxy clearly has a story to tell — probably that it tore apart and cannibalized a smaller galaxy. This is an object that I particularly love to look at through my telescope and compare to the Hubble image to dig into the details.
NASA This Hubble image of M102 fascinates me. There is so much to take in, from the tendrils of dust that curl above and below the galaxy’s disk and the blue line of stars that extend farther out from the ends of the dusty part of the disk, to the white elliptical halo of stars enveloping the disk and the faraway galaxies embedded in the background.
NASA

This article originally appeared in the April 2020 issue of Sky & Telescope.


Voir la vidéo: 10 VIDÉOS INCROYABLES du TÉLESCOPE SPATIAL HUBBLE (Décembre 2022).