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La evolución del Universo a través de Hubble

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Los astrónomos han reunido el “libro de historia” de galaxias más grande y completo en una sola imagen, utilizando el valor de 16 años de observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA.

El mosaico de cielo profundo, creado a partir de cerca de 7,500 exposiciones individuales, proporciona un amplio retrato del universo distante, que contiene 265,000 galaxias que se extienden a lo largo de 13,3 mil millones de años hasta solo 500 millones de años después del Big Bang. Las galaxias más débiles y más lejanas son solo una diez billonésima parte del brillo de lo que el ojo humano puede ver. La historia evolutiva del universo también se narra en esta visión única. El retrato muestra cómo las galaxias cambian con el tiempo, construyéndose para convertirse en las galaxias gigantes vistas en el universo cercano.

Este ambicioso esfuerzo, llamado Hubble Legacy Field, también combina observaciones tomadas por varios estudios de campo profundo del Hubble, incluido el eXtreme Deep Field (XDF), la vista más profunda del universo. El rango de longitud de onda se extiende desde la luz ultravioleta hasta la infrarroja cercana, capturando las características clave del ensamblaje de la galaxia a lo largo del tiempo.

“Ahora que hemos ido más allá que en encuestas anteriores, estamos recolectando muchas galaxias más distantes en el conjunto de datos más grande jamás producido por Hubble”, dijo Garth Illingworth, de la Universidad de California, Santa Cruz, líder del equipo que reunió la imagen. . “Esta imagen contiene la historia completa del crecimiento de las galaxias en el universo, desde su época de ‘infantes’ hasta que se convirtieron en ‘adultos’ de pleno derecho”.

Ninguna imagen superará a esta hasta que se lancen los futuros telescopios espaciales. “Hemos reunido este mosaico como una herramienta para ser utilizada por nosotros y por otros astrónomos”, agregó Illingworth. “La expectativa es que esta encuesta conduzca a una comprensión aún más coherente, profunda y mayor de la evolución del universo en los próximos años”.

La imagen produce un enorme catálogo de galaxias distantes. “Tales medidas exquisitas de alta resolución de las numerosas galaxias en este catálogo permiten una amplia gama de estudios extragalácticos”, dijo la investigadora principal del catálogo Katherine Whitaker de la Universidad de Connecticut, en Storrs. “A menudo, este tipo de encuestas ha producido descubrimientos imprevistos que han tenido el mayor impacto en nuestra comprensión de la evolución de la galaxia”.

El video comienza con una vista de las miles de galaxias en el Campo Ultra Profundo del Hubble y se reduce lentamente para revelar el Campo del Legado del Hubble más grande, que contiene 265,000 galaxias.
Créditos: NASA, ESA, G. Illingworth (Universidad de California, Santa Cruz) y G. Bacon (STScI)

Las galaxias son los “marcadores del espacio”, como los describió el astrónomo Edwin Hubble hace un siglo. Las galaxias permiten a los astrónomos rastrear la expansión del universo, ofrecer pistas sobre la física subyacente del cosmos, mostrar cuándo se originaron los elementos químicos y habilitar las condiciones que eventualmente llevaron a la aparición de nuestro sistema solar y nuestra vida.

Esta vista más amplia contiene aproximadamente 30 veces más galaxias que en los campos profundos anteriores. El nuevo retrato, un mosaico de múltiples instantáneas, cubre casi el ancho de la Luna llena. El XDF, que penetró más profundamente en el espacio que esta vista más amplia, se encuentra en esta región, pero cubre menos de una décima parte del diámetro total de la Luna. El Legacy Field también descubre un zoológico de objetos inusuales. Muchos de ellos son los remanentes de los “accidentes de trenes” galácticos, un momento en el universo primitivo cuando pequeñas y jóvenes galaxias colisionaron y se fusionaron con otras galaxias.

Comparación aparente de tamaño del mosaico de Legacy Field con luna llena
Este gráfico compara las dimensiones del Campo Legado de Hubble en el cielo con el tamaño angular de la Luna. El Campo del legado de Hubble es una de las vistas más amplias jamás tomadas del universo con Hubble. El nuevo retrato, un mosaico de casi 7,500 exposiciones, cubre casi el ancho de la Luna llena. La Luna y el Campo heredado, cada uno de ellos subtienden un ángulo de medio grado en el cielo (o la mitad del ancho de su dedo índice sostenido en la longitud del brazo).
Créditos: Hubble Legacy Field Image: NASA, ESA, y G. Illingworth y D. Magee (Universidad de California, Santa Cruz); Imagen de la luna: NASA, Goddard Space Flight Center y Arizona State University

Reunir todas las observaciones fue una tarea inmensa. La imagen comprende el trabajo colectivo de 31 programas del Hubble por diferentes equipos de astrónomos. Hubble ha pasado más tiempo en esta pequeña área que en cualquier otra región del cielo, con un total de más de 250 días, lo que representa casi tres cuartos de año.

“Nuestro objetivo era reunir los 16 años de exposición en una imagen heredada”, explicó Dan Magee, de la Universidad de California, Santa Cruz, el líder de procesamiento de datos del equipo. “Anteriormente, la mayoría de estas exposiciones no se habían organizado de manera consistente para que las pudiera usar cualquier investigador. Los astrónomos pueden seleccionar los datos en el campo legado que desean y trabajar con ellos de inmediato, en lugar de tener que realizar una gran cantidad de reducción de datos antes de realizar análisis científicos “.

La  imagen, junto con las exposiciones individuales que conforman la nueva vista , está disponible para la comunidad astronómica mundial a través del  Archivo Mikulski para Telescopios Espaciales  (MAST). MAST, una base de datos en línea de datos astronómicos del Hubble y otras misiones de la NASA, se encuentra en el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.

El Telescopio Espacial Hubble ha recorrido un largo camino para tomar “muestras del núcleo” cada vez más profundas del universo distante. Después del lanzamiento del Hubble en 1990, los astrónomos debatieron si valía la pena gastar una parte del tiempo del telescopio para ir a una “expedición de pesca” para tomar una exposición muy larga de un pedazo de cielo pequeño, aparentemente en blanco. La imagen resultante del  campo profundo del Hubble  en 1995 capturó varios miles de galaxias invisibles en un solo punto. El esfuerzo audaz fue una demostración histórica y una prueba de concepto definitoria que preparó el escenario para futuras imágenes de campo profundo. En 2002, la Cámara avanzada para encuestas del Hubble  fue aún más profunda  para descubrir 10,000 galaxias en una sola instantánea. Los astrónomos usaron exposiciones tomadas por la cámara de campo ancho 3 del Hubble (WFC3), instalada en 2009,  Instantánea de campo profundo eXtreme en 2012. A diferencia de las cámaras anteriores del Hubble, el WFC3 del telescopio cubre un rango de longitud de onda más amplio, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano.

Este nuevo mosaico de imágenes es el primero de una serie de imágenes de Hubble Legacy Field. El equipo está trabajando en un segundo conjunto de imágenes, que suman más de 5,200 exposiciones del Hubble, en otra área del cielo. En el futuro, los astrónomos esperan ampliar el rango de longitud de onda múltiple en las imágenes heredadas para incluir datos infrarrojos de longitud de onda más larga y observaciones de rayos X de alta energía de otros dos Grandes Observatorios de la NASA, el Telescopio Espacial Spitzer y el Observatorio de Rayos X Chandra.

La gran cantidad de galaxias en la imagen del campo legado también son objetivos principales para futuros telescopios. “Esto realmente sentará las bases para el Telescopio de Inspección de Infrarrojos de Campo Amplio (WFIRST) planeado por la NASA”, dijo Illingworth. “The Legacy Field es un pionero para WFIRST, que capturará una imagen que es 100 veces más grande que una foto típica del Hubble. En tan solo tres semanas de observaciones de WFIRST, los astrónomos podrán ensamblar un campo que es mucho más profundo y más del doble de grande que el Hubble Legacy Field “.

Además, el próximo Telescopio Espacial James Webb de la NASA permitirá a los astrónomos profundizar mucho más en el campo legado para revelar cómo crecieron realmente las galaxias infantiles. La cobertura infrarroja de Webb irá más allá de los límites de Hubble y Spitzer para ayudar a los astrónomos a identificar las primeras galaxias en el universo.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI, por sus siglas en inglés) en Baltimore, Maryland, conduce las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC

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