Entre los logros científicos más perdurables del telescopio espacial Hubble se encuentra la imagen de Hubble Deepfield, que reveló una estructura del universo más rica y compleja que nunca. NASA esta semana celebracion El progreso hecho posible por el campo profundo y sus posteriores resultados científicos.
El campo profundo del Hubble fue capturado durante 10 días consecutivos entre el 18 y el 28 de diciembre de 1995. Consiste en 342 exposiciones separadas tomadas durante 140 horas por la cámara planetaria y de campo amplio 2 (WFPC2), todas en un área pequeña en la constelación de la Osa Mayor. (que se considera que la Osa Mayor es parte de ella). Mirando a través de telescopios en la Tierra, esta es una de las regiones del cielo nocturno con menos rasgos característicos, con casi cero polvo de la Vía Láctea y solo un puñado de estrellas. El área observada incluye solo una pequeña parte de los 24 millones del cielo total.
En ese momento, los astrónomos no tenían claro qué se podía ver realmente. Hubo mucho como el astrofísico John Bahkal, quien argumentó en un artículo de investigación en la revista Ciencias El Hubble no sería mejor que los instrumentos terrestres para observar galaxias distantes. Esta posición se reforzó inmediatamente después del lanzamiento del Hubble en 1990, cuando las primeras imágenes mostraron que el telescopio tenía un defecto óptico que comprometía todo el proyecto. No fue hasta que la óptica se corrigió durante la primera misión de servicio al Hubble, que los astronautas transportados por el transbordador espacial Endeavour a orbitar, el telescopio comenzó a producir imágenes más claras que las que se pueden obtener de la Tierra.
Inmediatamente después de la revisión, la NASA y el Space Telescope Science Institute, el centro de operaciones científicas del telescopio Hubble, utilizaron el telescopio espacial para realizar un estudio de campo profundo para aprovechar las capacidades mejoradas de imágenes. Durante esta campaña, WFPC2 tomó fotografías de campos aleatorios mientras que otros dispositivos realizaron observaciones tabulares. La más intrigante de estas imágenes reveló indicios de objetos que parecían muy lejos de los objetivos reales del Hubble y que estaban en regiones oscuras del cielo.
Para continuar, Robert Williams, director de operaciones del Hubble, decidió usar lo que se conoce como el tiempo estimado de un director para realizar una exposición mucho más prolongada, para observar de manera más sistemática la aparente oscuridad. Durante 10 días, se ordenó al Hubble que mirara fijamente esta parte en gran parte no observada de lo que antes se pensaba que era una parte desagradable del cielo.
Los resultados fueron asombrosos. El primer campo profundo del Hubble se presentó en una reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en enero de 1996. «Estábamos todos atónitos», señaló uno de los astrónomos presentes en la reunión. Las imágenes mostraron casi 3.000 galaxias distintas de todas las formas y tamaños, algunas de las cuales eran 4 mil millones de veces más débiles de lo que el ojo humano puede ver. La imagen dejó en claro que el universo no estaba vacío en áreas donde los telescopios terrestres vieron muy poco, sino que estaba lleno de galaxias y otras estructuras cósmicas en todas direcciones.
Se entendió que a través de estas imágenes, Hubble estaba sondeando no solo el espacio, sino también el tiempo. Incluso la luz, que es 1,3 millones de veces más rápida que un avión de pasajeros promedio, puede tardar millones o incluso miles de millones de años en cruzar las vastas distancias entre las galaxias y los cúmulos de galaxias. Observar objetos tan distantes significa que los vemos como eran hace millones y miles de millones de años, tiempos que forman puntos decenales específicos en la historia del universo.
Revolucionó el campo de la cosmología observacional a medida que los astrónomos absorbieron estos conocimientos. Si bien los objetos compactos y muy brillantes conocidos como quásares se han visto a grandes distancias («con altos corrimientos al rojo» en el lenguaje astronómico), se conocían pocas galaxias tan distantes antes del Campo Profundo del Hubble. Por primera vez, los astrónomos observaron galaxias directamente hace 12 mil millones de años, aproximadamente mil millones de años después del Big Bang.
La gran cantidad de galaxias en las imágenes de campo profundo también ha ayudado a confirmar conceptos avanzados de tasas de formación de estrellas a lo largo de la historia del universo. Los datos muestran que esta tasa alcanzó su punto máximo hace 8-10 mil millones de años, y ha disminuido en aproximadamente un orden de magnitud desde entonces, en gran parte como producto de la disminución de la densidad del universo y la disminución de la frecuencia de las fusiones galácticas, que conducen a episodios de formación de estrellas. .
Con el éxito de la imagen original de Deep Field, se realizaron varias observaciones adicionales. Estas áreas incluyen el Campo Profundo Sur del Hubble (1998), el Campo Profundo Extremo del Hubble (2004), el Campo Profundo-infrarrojo del Hubble (2009) y el Campo Lejano Profundo del Hubble (2012). En cada una de ellas se fotografiaron miles de galaxias, lo que confirma una vez más que las galaxias están por todas partes y sondea más profundamente la estructura del universo.
Comenzando en 2013 y continuando hasta 2017, una nueva campaña que combina las capacidades de observación del Hubble y sus observatorios hermanos, el Telescopio Spitzer y el Observatorio de rayos X Chandra, comenzó en el Frontier Fields Project. La intensa campaña ha dado como resultado 12 nuevas imágenes de campo profundo que detallan los confines más lejanos del universo a través del espectro electromagnético (visible, infrarrojo, ultravioleta y rayos X) que brindan información que ninguno de los telescopios podría lograr individualmente.
Una de las observaciones más importantes fue para el grupo galáctico Abell 370, que se observó por primera vez en la década de 1980 para actuar como una lente gravitacional. Una lente gravitacional es una predicción de la relatividad general de que la trayectoria de la luz que viaja está doblada por la gravedad de un objeto masivo como una estrella o una galaxia. Cuando un cúmulo de galaxias completo actúa como una lente, como en el caso de Abell 370, se convierte efectivamente en un telescopio cósmico que magnifica e ilumina los objetos detrás de él más allá de las capacidades de imagen de los mejores telescopios, una propiedad utilizada con gran efecto por Hubble. , Spitzer y Chandra.
También hay un aspecto social interesante en los experimentos de campo profundo. La cantidad de datos recopilados en cada uno de ellos requirió una colaboración mucho más amplia por parte de los astrónomos de lo que jamás se había imaginado para abordar y comprender la física en casa, tanto a nivel nacional como internacional. Además, el desarrollo de Internet ha permitido la construcción de conjuntos de datos públicos y abiertos, permitiendo que la clase trabajadora en general se involucre con las cuestiones profundas de la astronomía y la cosmología de una manera que era imposible antes de la década de 1990.
La inversión significativa de tiempo del telescopio y experiencia científica en la creación de campos profundos los convierte en hitos raros, pero de importancia crítica para nuestra comprensión del universo. Varias otras observaciones mapean galaxias distantes y las colocan dentro de estructuras en curso más grandes, como los Sloan Digital Sky Surveys, que proporcionan mapas detallados en 3D del universo en las escalas de cúmulos más grandes y más galácticos. A través de los campos profundos, la humanidad ve profundamente en el espacio y muy lejos en el tiempo, reuniendo la historia de las estrellas y nuestro lugar en la evolución cósmica.
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