ผลการสำรวจภาพถ่ายรังสีอัลตราไวโอเลตลึกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HDUV) ครอบคลุมกาแล็กซี 15,000 แห่ง เผยแพร่เมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2561

ภาพถ่าย ABYSS WFC3/IR จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เผยแพร่เมื่อวันที่ 24 มกราคม 2019

ภาพHubble Ultra-Deep Field ( HUDF ) เป็น ภาพ สนามลึกของพื้นที่เล็กๆ ในอวกาศในกลุ่มดาวFornax ซึ่งประกอบด้วย กาแล็กซีประมาณ 10,000 แห่งข้อมูลดั้งเดิมสำหรับภาพนี้ถูกรวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลตั้งแต่เดือนกันยายน พ.ศ. 2546 ถึงมกราคม พ.ศ. 2547 และภาพเวอร์ชันแรกถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ 9 มีนาคม พ.ศ. 2547 ^{[ 1 ]}ภาพนี้ประกอบด้วยแสงจากกาแล็กซีที่มีอยู่เมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน หรือประมาณ 400 ถึง 800 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง

ภาพ HUDF ถ่ายจากบริเวณท้องฟ้าที่มีดาวสว่างหนาแน่นน้อยในระยะใกล้ ทำให้สามารถมองเห็นวัตถุที่สว่างน้อยกว่าและอยู่ไกลออกไปได้ดีขึ้นมาก ตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ของ กลุ่มดาว โอไรออน ในกลุ่มดาว ฟอร์แน็กซ์ในซีกโลกใต้ภาพสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีขนาด 2.4 อาร์คมินิตถึงขอบ^{[ 2 ]}หรือ 3.4 อาร์คมินิตในแนวทแยง ซึ่งมีขนาดประมาณหนึ่งในสิบของเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงจันทร์เต็มดวงที่มองจากโลก (น้อยกว่า 34 อาร์คมินิต) ^{[ 3 ]}เล็กกว่ากระดาษขนาด 1 มม. ² ที่ถือห่างออกไป 1 ม . และเท่ากับประมาณหนึ่งในยี่สิบหกล้านส่วนของพื้นที่ทั้งหมดของท้องฟ้า ภาพนี้ถูกจัดวางให้มุมบนซ้ายชี้ไปทางทิศเหนือ (−46.4°) บนทรงกลมท้องฟ้า

ในเดือนสิงหาคมและกันยายน พ.ศ. 2552 ได้มีการสังเกตการณ์สนาม HUDF ที่ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น (1.0 ถึง 1.6 μm) โดยใช้ ช่อง อินฟราเรดของกล้อง Wide Field Camera 3 (WFC3) ที่เพิ่งติดตั้งใหม่ ข้อมูลเพิ่มเติมนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุรายชื่อกาแล็กซีที่อาจอยู่ไกลมากได้^{[ 4 ] [ 5 ]}

เมื่อวันที่ 25 กันยายน พ.ศ. 2555 NASA ได้เผยแพร่ Ultra-Deep Field เวอร์ชันใหม่ที่เรียกว่าeXtreme Deep Field ( XDF ) XDF เผยให้เห็นกาแล็กซีจากเมื่อ 13.2 พันล้านปีก่อน รวมถึงกาแล็กซีหนึ่งที่เชื่อกันว่าก่อตัวขึ้นเพียง 450 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง^{[ 6 ]}

เมื่อวันที่ 3 มิถุนายน 2014 NASA ได้เผยแพร่ภาพ Hubble Ultra Deep Field 2014 ซึ่งเป็นภาพ HUDF ภาพแรกที่ใช้แสงอัลตราไวโอเลตถึงอินฟราเรดใกล้แบบ เต็มช่วง ^{[ 7 ]}ภาพนี้เป็นการรวมภาพจากการถ่ายภาพแยกกันหลายครั้งในช่วงปี 2002 ถึง 2012 โดยใช้กล้อง Advanced Camera for Surveys และ Wide Field Camera 3 ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งแสดงให้เห็นกาแล็กซีประมาณ 10,000 แห่ง^{[ 8 ]}

เมื่อวันที่ 23 มกราคม 2019 สถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งหมู่เกาะคานารี ได้เผยแพร่ ภาพอินฟราเรดของ Hubble Ultra Deep Field เวอร์ชันที่ลึกกว่าเดิม^{[ 9 ]} ซึ่งได้มาด้วยเครื่องมือ WFC3 โดยตั้งชื่อว่า ABYSS Hubble Ultra Deep Fieldภาพใหม่นี้ปรับปรุงการลดขนาดภาพ WFC3/IR ก่อนหน้านี้ รวมถึงการลบพื้นหลังท้องฟ้าอย่างระมัดระวังรอบกาแล็กซีที่ใหญ่ที่สุดในขอบเขตการมองเห็น หลังจากการอัปเดตนี้ พบว่ากาแล็กซีบางแห่งมีขนาดใหญ่กว่าที่วัดได้ก่อนหน้านี้เกือบสองเท่า^{[ 10 ] [ 11 ]}

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมานับตั้งแต่ Hubble Deep Fieldดั้งเดิมได้มีการวิเคราะห์ Hubble Deep Field South และตัวอย่าง GOODS ซึ่งให้สถิติที่เพิ่มขึ้นที่ค่าเรดชิฟต์สูงที่สำรวจโดยHDF เมื่อมี การติดตั้งเครื่องตรวจ จับ Advanced Camera for Surveys (ACS) บน HST ก็ได้ตระหนักว่าสนามลึกพิเศษสามารถสังเกตการก่อตัวของกาแล็กซีได้ถึงค่าเรดชิฟต์ที่สูงกว่าที่เคยสังเกตมา รวมถึงให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการก่อตัวของกาแล็กซีที่ค่าเรดชิฟต์ระดับกลาง (z~2) ^{[ 12 ]}มีการจัดประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับวิธีการดำเนินการสำรวจด้วย ACS ให้ดีที่สุดที่STScIในช่วงปลายปี 2002 ในการประชุมเชิงปฏิบัติการนั้นMassimo Stiavelliได้สนับสนุน Ultra Deep Field เป็นวิธีการศึกษาวัตถุที่รับผิดชอบต่อการแตกตัวเป็นไอออนของเอกภพ^{[ 13 ]}หลังจากการประชุมเชิงปฏิบัติการ Steven Beckwith ผู้อำนวยการ STScI ได้ตัดสินใจอุทิศเวลาตามดุลยพินิจของผู้อำนวยการจำนวน 400 รอบให้กับ UDF และแต่งตั้ง Stiavelli เป็นหัวหน้าทีม Home Team ที่ดำเนินการสังเกตการณ์

แตกต่างจาก Deep Fields, HUDF ไม่ได้อยู่ในเขตการมองเห็นต่อเนื่อง (CVZ) ของฮับเบิล การสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้โดยใช้ กล้อง Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2)สามารถใช้ประโยชน์จากเวลาสังเกตการณ์ที่เพิ่มขึ้นในโซนเหล่านี้โดยใช้ความยาวคลื่นที่มีสัญญาณรบกวนสูงกว่าเพื่อสังเกตการณ์ในช่วงเวลาที่ แสงสะท้อน จากโลกปนเปื้อนการสังเกตการณ์ อย่างไรก็ตาม ACS ไม่ได้สังเกตการณ์ที่ความยาวคลื่นเหล่านี้ ดังนั้นข้อได้เปรียบจึงลดลง^{[ 12 ]}

เช่นเดียวกับพื้นที่สำรวจก่อนหน้านี้ พื้นที่สำรวจนี้จำเป็นต้องมีการปล่อยรังสีจากกาแล็กซีของเราน้อยมาก และมีฝุ่นจักรราศี เพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ พื้นที่สำรวจยังต้องอยู่ในช่วงค่าเด คลิเนชัน ที่สามารถสังเกตได้ทั้งจากเครื่องมือในซีกโลกใต้ เช่นAtacama Large Millimeter Arrayและเครื่องมือในซีกโลกเหนือ เช่น เครื่องมือที่ตั้งอยู่ในฮาวายในที่สุดก็ตัดสินใจสังเกตส่วนหนึ่งของChandra Deep Field Southเนื่องจากมีการสังเกตรังสีเอกซ์ในระดับลึกจากChandra X-ray Observatory อยู่แล้ว และมีวัตถุที่น่าสนใจสองอย่างที่สังเกตพบแล้วในตัวอย่าง GOODS ในตำแหน่งเดียวกัน ได้แก่ กาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์ 5.8 และซูเปอร์โนวา พิกัดของพื้นที่สำรวจคือไรต์แอสเซนชัน3 ^{ชั่วโมง} 32 ^นาที 39.0 ^{วินาที}เดคลิเนชัน −27° 47′ 29.1″ ( J2000 ) สนามมีขนาดด้านละ 200 อาร์คเซคอนด์ โดยมีพื้นที่ทั้งหมด 11 ตารางอาร์คมินิต^{[ 12 ]}และตั้งอยู่ในกลุ่มดาวฟอร์แน็กซ์^{[ 1 ]}

มีการใช้ฟิลเตอร์สี่ตัวบน ACS โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ 435, 606, 775 และ 850 นาโนเมตร โดย ตั้ง เวลาเปิดรับแสงเพื่อให้มีความไวเท่ากันในทุกฟิลเตอร์ ช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้ตรงกับช่วงที่ใช้โดยตัวอย่าง GOODS ทำให้สามารถเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างทั้งสองได้ เช่นเดียวกับ Deep Fields, HUDF ใช้เวลาตามดุลยพินิจของผู้อำนวยการ เพื่อให้ได้ความละเอียดที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การสังเกตการณ์จึงถูกปรับเปลี่ยนโดยการชี้กล้องโทรทรรศน์ไปยังตำแหน่งที่แตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับการเปิดรับแสงแต่ละครั้ง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทดลองใช้กับHubble Deep Fieldเพื่อให้ภาพสุดท้ายมีความละเอียดสูงกว่าพิกเซลที่ปกติจะอนุญาตได้^{[ 12 ]}

การสังเกตการณ์ดำเนินการในสองช่วงเวลา ตั้งแต่วันที่ 23 กันยายนถึง 28 ตุลาคม พ.ศ. 2546 และวันที่ 4 ธันวาคม พ.ศ. 2546 ถึง 15 มกราคม พ.ศ. 2547 เวลาเปิดรับแสงรวมน้อยกว่า 1 ล้านวินาที (~11 วัน) จากการโคจร 400 รอบ โดยมีเวลาเปิดรับแสงโดยทั่วไป 1200 วินาที^{[ 12 ]}โดยรวมแล้ว มีการถ่ายภาพ ACS จำนวน 800 ภาพในช่วงเวลา 11.3 วัน สองภาพต่อรอบการโคจรNICMOSสังเกตการณ์เป็นเวลา 4.5 วัน ภาพ ACS แต่ละภาพได้รับการประมวลผลและรวมเข้าด้วยกันโดย Anton Koekemoer เป็นชุดภาพที่มีประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์ โดยแต่ละภาพมีเวลาเปิดรับแสงรวมตั้งแต่ 134,900 วินาทีถึง 347,100 วินาที หากต้องการสังเกตท้องฟ้าทั้งหมดด้วยความไวแสงเดียวกัน HST จะต้องสังเกตการณ์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหนึ่งล้านปี^{[ 1 ]}

ความไวของ ACS จำกัดความสามารถในการตรวจจับกาแล็กซีที่เรดชิฟต์สูงไว้ที่ประมาณ 6 ฟิลด์ NICMOS ที่มีความลึกซึ่งได้มาคู่ขนานกับภาพ ACS นั้น ในทางทฤษฎีแล้วสามารถใช้ตรวจจับกาแล็กซีที่เรดชิฟต์ 7 หรือสูงกว่าได้ แต่ขาดภาพแถบแสงที่มองเห็นได้ที่มีความลึกใกล้เคียงกัน ซึ่งจำเป็นต่อการระบุวัตถุที่เรดชิฟต์สูง เนื่องจากไม่ควรเห็นวัตถุเหล่านั้นในแถบแสงที่มองเห็นได้ เพื่อให้ได้ภาพที่มองเห็นได้ที่มีความลึกเพิ่มเติมจากฟิลด์คู่ขนาน NICMOS จึงมีการอนุมัติโครงการติดตามผล HUDF05 และได้รับวงโคจร 204 รอบเพื่อสังเกตฟิลด์คู่ขนานทั้งสอง (GO-10632) ^{[ 14 ]}การวางแนวของ HST ถูกเลือกเพื่อให้ภาพคู่ขนาน NICMOS เพิ่มเติมตกทับฟิลด์ UDF หลัก

หลังจากการติดตั้งWFC3บนฮับเบิลในปี 2552 โครงการ HUDF09 (GO-11563) ได้อุทิศวงโคจร 192 รอบให้กับการสังเกตการณ์สามพื้นที่ รวมถึง HUDF โดยใช้ฟิลเตอร์อินฟราเรด F105W, F125W และ F160W ที่เพิ่งมีให้ใช้งาน (ซึ่งสอดคล้องกับแถบ Y, J และ H ): ^{[ 5 ] [ 15 ]}

กาแล็กซีเกลียวUDF 423 (แสงที่มองเห็นได้)

วัตถุอีกชิ้นหนึ่งที่อยู่เหนือกาแล็กซี ซึ่งถูกซ่อนไว้จากแสงที่มองเห็นได้

HUDF เป็นภาพที่ลึกที่สุดของจักรวาลเท่าที่เคยมีมา และถูกใช้เพื่อค้นหากาแล็กซีที่มีอยู่ระหว่าง 400 ถึง 800 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง (ค่าเรดชิฟต์ระหว่าง 7 ถึง 12) ^{[ 1 ]}กาแล็กซีหลายแห่งใน HUDF เป็นผู้สมัครตามค่าเรดชิฟต์ทางโฟโตเมตริกที่อาจเป็นหนึ่งในวัตถุทางดาราศาสตร์ที่อยู่ไกลที่สุดดาวแคระแดงUDF 2457ที่ระยะทาง 59,000 ปีแสง เป็น ดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลที่สุดที่ HUDF สามารถแยกแยะได้^{[ 16 ]}ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางของสนามคือUSNO-A2.0 0600–01400432ที่มีความสว่างปรากฏ 18.95 ^{[ 17 ]}

พื้นที่ที่ถ่ายภาพโดย ACS ประกอบด้วยวัตถุมากกว่า 10,000 ชิ้น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกาแล็กซี หลายแห่งมีค่าเรดชิฟต์มากกว่า 3 และบางแห่งอาจมีค่าเรดชิฟต์อยู่ระหว่าง 6 ถึง 7 ^{[ 12 ]} การวัด ของNICMOSอาจค้นพบกาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์สูงถึง 12 ^{[ 1 ]}

HUDF ได้เปิดเผยอัตราการเกิดดาวฤกษ์ ที่สูง ในช่วงเริ่มต้นของการก่อตัวของกาแล็กซีภายในหนึ่งพันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง^{[ 12 ]}นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถกำหนดลักษณะการกระจายตัวของกาแล็กซี จำนวน ขนาด และความสว่างของกาแล็กซีในยุคต่างๆ ได้ดีขึ้น ซึ่งช่วยในการสืบสวนวิวัฒนาการของกาแล็กซี^{[ 12 ]}กาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์สูงได้รับการยืนยันแล้วว่ามีขนาดเล็กกว่าและสมมาตรน้อยกว่ากาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์ต่ำกว่า ซึ่งแสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของกาแล็กซีในช่วงสองพันล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง^{[ 12 ]}

ภาพ Hubble eXtreme Deep Field (HXDF) ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 25 กันยายน 2012 เป็นภาพของพื้นที่ส่วนหนึ่งในใจกลางภาพ Hubble Ultra Deep Field ภาพนี้รวบรวมเวลาการเปิดรับแสงทั้งหมด 2 ล้านวินาที (ประมาณ 23 วัน) ตลอดระยะเวลา 10 ปี ครอบคลุมพื้นที่ 2.3 อาร์คมินิตคูณ 2 อาร์คมินิต^{[ 18 ]}หรือประมาณ 80% ของพื้นที่ HUDF ซึ่งคิดเป็นประมาณหนึ่งในสามสิบสองล้านส่วนของท้องฟ้า

HXDF ประกอบด้วยกาแล็กซีประมาณ 5,500 แห่ง โดยกาแล็กซีที่เก่าแก่ที่สุดปรากฏให้เห็นในสภาพเมื่อ 13.2 พันล้านปีก่อน กาแล็กซีที่จางที่สุดมีความสว่างเพียงหนึ่งในหมื่นล้านส่วนของความสว่างที่ตาของมนุษย์มองเห็นได้ กาแล็กซีสีแดงในภาพคือซากของกาแล็กซีหลังจากการชนกันครั้งใหญ่ในช่วงที่พวกมันมีอายุมาก กาแล็กซีขนาดเล็กจำนวนมากในภาพเป็นกาแล็กซีอายุน้อยมากที่พัฒนาไปเป็นกาแล็กซีขนาดใหญ่ในที่สุด คล้ายกับทางช้างเผือกและกาแล็กซีอื่นๆ ในบริเวณใกล้เคียงกาแล็กซีของเรา^{[ 6 ]}

• 
  ขนาดของ XDF เมื่อเทียบกับขนาดของดวงจันทร์
• 
  ภาพจาก HXDF แสดงให้เห็นกาแล็กซีที่เจริญเต็มที่ในระนาบด้านหน้า กาแล็กซีที่เกือบเจริญเต็มที่ซึ่งมีอายุระหว่าง 5 ถึง 9 พันล้านปี และกาแล็กซีแรกเริ่มที่มีอายุมากกว่า 9 พันล้านปี
• วิดีโอ (02:42) เกี่ยวกับวิธีการสร้างภาพ Hubble eXtreme Deep Field

• รายชื่อแหล่งน้ำลึก
• รายการอ็อบเจ็กต์ UDF (1–500)
• HUDF-JD2
• UDF 2457 (ดาว)
• UDFj-39546284
• UDFy-38135539

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลรุ่นอัลตร้าดีพฟิลด์

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับภาพถ่ายHubble eXtreme Deep Field

• เว็บไซต์ของ NASA พร้อมภาพเคลื่อนไหว
• การสำรวจการก่อตัวของกาแล็กซีในเอกภพยุคแรก – กาแล็กซีแรก ๆ ขยายตัวใหญ่โตได้อย่างรวดเร็วได้อย่างไร?
• ไฟล์ UDF แบบโต้ตอบที่ปรับขนาดได้ พร้อมแผนที่กาแล็กซี 10,000 แห่ง Wikisky.org
• หน้าเว็บ Hubblesite สำหรับภาพ XDF
• โครงการ XDFจากหอดูดาว UCO/Lick
• การสังเกตการณ์ Hubble Ultra-Deep Field ในรูปแบบแสงและเสียงที่APOD
• ABYSS Hubble Ultra Deep Field