Las Fotografías del Campo Ultra Profundo (HDUF) del Hubble

Es ver el pasado del Universo, el principio de todo, 3,000 galaxias concentradas en un pedazo de cielo en la primera llamada HDF y tomada en 1995, y 10,000 galaxias en la segunda, la llamada HDUF, tomadas entre 2003 y 2004.

A finales del año 1995, concretamente entre el 18 y el 28 de diciembre, el telescopio espacial Hubble fijo su mirada hacia una pequeña región del espacio ubicada en la constelación Osa Mayor y generó la que ha sido su mas famosa foto: El Campo Profundo. A nuestros ojos esa región allá arriba equivale al espacio que ocupa una pelota de tenis vista a 100 metros de distancia … en términos técnicos ocupa 144 segundos de arco de diámetro. La imagen que se obtuvo fue el resultado de 342 exposiciones diferentes tomadas con la Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) durante esos días.

En este pequeño campo sólo se destacan unas pocas estrellas de la Vía Láctea, por lo que la mayoría de los 3.000 objetos en la imagen son galaxias, algunas de las cuales están entre las más jóvenes y más distantes que se conocen. Al revelar un número tan grande de galaxias muy jóvenes, el El Campo Profundo (HDF abreviado en inglés) se ha convertido en una imagen de referencia en el estudio del principio del universo, y ha sido la fuente de cientos de artículos científicos desde su creación.



Once años después, el Hubble volvió a mirar otra pequeña región (1.1 por 0.15 grados) en la Osa Mayor … esta vez el resultado fue un conteo de aproximadamente 50.000 galaxias o mas en muchas etapas de su evolución durante el tiempo cósmico. Realmente sorprendente.

Gracias al Hubble los astrónomos obtuvieron una imagen llamada Campo Ultra Profundo o Hubble Ultra Deep Field (HUDF), en la cual se aprecian objetos demasiado tenues a nuestro alcance para poder verlos antes. Incluye galaxias antiguas que surgieron “tan sólo ”700 millones de años después del Big Bang.
Massimo Stiavelli, del Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI)en Baltimore y líder del proyecto HUDF, señaló:“La imagen es la mirada más profunda de lo visible que hayamos logrado jamás, donde un objeto con la brillantez de una luciérnaga sobre la luna sería visible ”.
Afirmó que esta nueva imagen es seis veces más sensible que las vistas anteriores del cielo profundo y cuatro veces mejor que las tomas anteriores del Hubble llamadas Campos Profundos y hechas en 1995 y 1998.

El campo HUDF contiene un estimado de 10, 000 galaxias en un trozo de cielo de un décimo del diámetro de la luna llena, localizado en la constelación de Fornax, una región justo debajo de la constelación de Orión. El Hubble requirió un millón de segundos para hacer esa toma HUDF que aparece en un área que parece vacía si se observa con instrumentos desde la tierra.
Esta visión histórica (HUDF) en realidad consta de dos imágenes separadas, tomadas por la Cámara Avanzada para Inspecciones del Hubble (ACS) y la Cámara Cercana a Infrarrojo y Espectrómetro Multi Objetos (NICMOS).

Sobre el HUDF

Los astrónomos en el Space Telescope Science Institute nos han revelaron el más profundo retrato del universo visible jamás logrado por la humanidad. Llamado el Hubble Ultra Deep Field (HUDF), la exposición de un millón de segundos de duración revela las primeras galaxias en emerger de las llamadas "Edades Oscuras", el tiempo poco después del big bang cuando las primeras estrellas recalentaron el frío, oscuro universo. La nueva imagen debería ofrecer nuevas ideas sobre qué tipo de objetos recalentaron el universo hace mucho tiempo.

Esta histórica nueva vista es realmente dos imágenes separadas tomadas por la Advanced Camera for Surveys (ACS) y la Near Infrared Camera and Multi-object Spectrometer (NICMOS) del Hubble. Ambas imágenes revelan galaxias que son demasiado tenues para ser vistas por telescopios basados en la Tierra, o incluso en las miradas lejanas del Hubble, llamadas Campos Profundos del Hubble (HDFs), tomadas en 1995 y 1998.



"El Hubble nos lleva a un tiro de piedra del big bang mismo", dice Massimo Stiavelli del Space Telescope Science Institute en Baltimore, MD, el líder del proyecto HUDF. La combinación de las imágenes de la ACS y la NICMOS será utilizada para buscar galaxias que existieron entre 400 y 600 millones después del big bang (correspondiente a un corrimiento al rojo entre 7 y 12). Una pregunta clave para los astrónomos del HUDF es si el universo parece ser igual en esta edad muy temprana y cuando el cosmos tenía entre 1 y 2 miles de millones de años.

HUDF Localización



El campo HUDF contiene un estimado de 10.000 galaxias. En las imágenes basadas en la Tierra, el trozo de cielo en el que residen las galaxias (justo un décimo del diámetro de la Luna llena) está mayormente vacío. Localizado en la constelación de Fornax, la región está debajo de la constelación de Orión.

HUDF Detalles



La imagen final de la ACS, ensamblada por Anton Koekemoer del Space Telescope Science Institute, está enjoyada con una amplia gama de galaxias de varios tamaños, formas, y colores. En vibrante contraste con la rica cosecha de la imagen en galaxias espirales y elípticas clásicas, hay un zoológico de extrañas galaxias regadas por el campo. Unas lucen como palillos; otras como eslabones en un brazalete. Unas pocas parecen estar interactuando. Sus extrañas formas son muy diferentes de las majestuosas espirales y elípticas que vemos hoy en día. Estas extrañas galaxias son la crónica de un período cuando el universo era más caótico. El orden y la estructura estaban sólo comenzando a emerger.

Instalada en el 2002 durante la última misión de servicio del Telescopio Hubble, la ACS tiene el doble del campo de visión que la anterior cámara de trabajo general, la Wide Field Planetary Camera 2, instalada durante la misión de servicio de 1993. "La gran eficiencia para descubrimientos de la ACS se está explotando ahora para estudios del cielo como el HUDF", dice Stiavelli.

La NICMOS ve aún más lejos que la ACS. La NICMOS revela las galaxias más distantes jamás vistas, porque el universo en expansión ha alargado su luz hasta la región del infrarrojo cercano del espectro. "La NICMOS provee importante contenido científico adicional a los estudios cosmológicos del HUDF", dice Rodger Thompson de la Universidad de Arizona e Investigador Principal de la NICMOS. La ACS descubrió galaxias que existieron 800 millones de años después del big bang (con un corrimiento al rojo de 7). Pero la NICMOS puede haber avistado galaxias que vivieron apenas 400 millones de años luego del nacimiento del cosmos (con un corrimiento al rojo de 12). Thompson debe confirmar el descubrimiento de la NICMOS con investigaciones ulteriores.

"Las imágenes nos ayudarán a prepararnos para el próximo paso, desde la NICMOS en el Telescopio Hubble al James Webb Space Telescope (JWST)", explica Thompson. "Las imágenes del NICMOS alcanzan hasta el tiempo y la distancia que el JWST está destinado a explorar con mucho mayor sensibilidad". Además de galaxias lejanas, las longitudes de onda más largas del infrarrojo son sensibles a galaxias que son intrínsecamente rojas, como las galaxias elípticas y galaxias que tienen colores rojos debido a un alto grado de absorción por polvo.

El campo completo del HUDF también fue observado con el espectrógrafo "grism", un híbrido de prisma y rejilla de difracción. "Los espectros del grism ya han producido la identificación de cerca de mil objetos. Incluidos entre ellos están algunos de los puntos de luz tenues e intensamente rojos en la imagen de la ACS, candidatos primarios para galaxias distantes", dice Sangeeta Malhotra del Space Telescope Science Institute y el Investigador Principal para el estudio siguiente sobre el Ultra Deep Field ACS grism. "Basados en esas identificaciones, algunos de estos objetos están entre las galaxias más lejanas y jóvenes jamás vistas. Los espectros del grism también distinguen entre otros tipos de objetos muy rojos, como viejas galaxias muy polvorientas y rojas, cuásares, y estrellas enanas frías".

Las galaxias evolucionaron tan rápido en el universo que sus cambios más importantes ocurrieron dentro de mil millones de años luego del big bang. "Donde el HDF mostró las galaxias cuando eran jóvenes, el HUDF las revela como infantes, enredadas en un período de rápidos cambios de desarrollo", dice Stiavelli.

La ACS del Hubble permite a los astrónomos ver galaxias dos a cuatro veces más tenues que las vistas anteriormente, y es también muy sensible a la radiación en el infrarrojo cercano que permite a los astrónomos distinguir algunas de las galaxias más lejanas observables en el universo. Esto mantendrá el récord como la visión más profunda del universo hasta que ESA, junto con NASA, lance el James Webb Space Telescope en 2011.

HUDF Comparación



Aún cuando los telescopios basados en la Tierra han, a la fecha, visto objetos que existieron sólo 500 millones de años después del big bang (con un corrimiento hacia el rojo de 10), ellos necesitan la ayuda de un escaso telefoto natural en el espacio, llamado un lente gravitacional, para verlas. Sin embargo, la ACS puede revelar galaxias típicas a esas grandes distancias. Aún mucho más grandes telescopios basados en la Tierra con ópticas adaptivas no pueden reproducir una vista semejante. La fotografía de la ACS requirió una serie de exposiciones tomadas en el curso de 400 órbitas del Hubble alrededor de la Tierra. Esto es un trozo tan grande del tiempo de observación anual del telescopio que Steven Beckwith, el director del instituto, usó su propio tiempo discrecional para proveer los recursos necesarios.

Las observaciones del HUDF comenzaron en Septiembre 24, 2003 y continuaron hasta Enero 16, 2004. La cámara ACS del telescopio, del tamaño de una cabina telefónica, capturó antiguos fotones de luz que comenzaron a cruzar el universo aún antes de que existiese la Tierra. Los fotones de luz de los más tenues objetos llegaron a razón de un fotón por minuto, comparado con millones fotones por minuto de galaxias más cercanas.

Tal como los anteriores HDFs, los nuevos datos se espera que galvanicen a la comunidad astronómica y lleven a docenas de artículos de investigación que ofrecerán nuevas ideas sobre el nacimiento y la evolución de las galaxias.

En términos de la vida humana

En términos de vida humana, los eventos cósmicos suceden muy lentamente. La evolución de las galaxias y las estrellas, por ejemplo, ocurre a lo largo de miles de millones de años. Los astrónomos, por tanto, raramente son testigos de las dramáticas y relativamente breves transiciones que cambiaron el universo. Uno de tales eventos en el universo es el 'recalentamiento'.

El recalentamiento, conducido por la luz estelar ultravioleta de las galaxias, transformó el gas entre las galaxias de una fría y oscura sopa de hidrógeno, a un cálido y transparente plasma en sólo unos cuantos cientos de millones de años. Con la ayuda del Hubble, los astrónomos están ahora comenzando a ver los tipos de galaxias que causaron el recalentamiento.

Hace sólo unos cuantos años, los astrónomos no tenían la tecnología para cazar lejanas galaxias en gran número. La instalación de la Cámara Avanzada para Rastreo (ACS) a bordo del Telescopio Espacial Hubble en el 2002 permitió a los astrónomos sondear alguno de los más profundos rincones de nuestro universo. Los astrónomos usaron la ACS para observar las distantes galaxias de las exploraciones públicas HUDF y GOODS.

Foto Zoom Campo Profundo
Hubble