Bahkan setelah hampir tiga dekade pelayanan yang setia, Teleskop Luar Angkasa Hubble terus beroperasi dan memberikan gambar kosmos yang menakjubkan. Sebagai salah satu Observatorium Hebat NASA, pengamatannya terhadap galaksi yang jauh, exoplanet, dan perluasan Alam Semesta memiliki dampak revolusioner pada astronomi, astrofisika, dan kosmologi.
Kontribusi terbaru Hubble datang dalam bentuk gambar mosaik langit-dalam yang dibangun menggunakan pengamatan selama 16 tahun. Dikenal sebagai "Hubble Legacy Field", mosaik ini digambarkan sebagai "buku sejarah" terbesar dan terlengkap dari galaksi. Semua mengatakan, itu berisi sekitar 265.000 galaksi yang berasal dari hanya 500 juta tahun setelah Big Bang.
Hampir 7.500 paparan individu digunakan untuk menciptakan Hubble Legacy Field, memberikan potret luas dari Alam Semesta yang jauh yang melihat kembali ke masa-masa yang terlihat paling awal. Dengan demikian, gambar menunjukkan bagaimana galaksi telah berubah dari waktu ke waktu, tumbuh melalui merger menjadi galaksi raksasa yang kita lihat di Space Magazine. Ini secara efektif berarti bahwa 13,3 miliar tahun evolusi kosmik telah dicatat dalam gambar yang satu ini.
Upaya ambisius ini terdiri dari kerja kolektif dari 31 program Hubble oleh tim astronom yang berbeda. Ini juga memasukkan pengamatan yang dilakukan oleh beberapa survei lapangan dalam Hubble. Ini termasuk Hubble Deep Field pada 1995, Great Observatory Origins Deep Survey (GOODS) tahun 2003, Hubble Ultra Deep Field 2004, dan eXtreme Deep Field (XDF) tahun 2012, yang merupakan pandangan terdalam dari Semesta hingga saat ini. .
Sebagai Garth Illingworth, Profesor Emeritus di UCSC dan kepala tim yang mengumpulkan
“Sekarang kami telah melebar dari pada survei sebelumnya, kami memanen banyak galaksi yang lebih jauh dalam dataset terbesar yang pernah diproduksi. Tidak ada gambar yang akan melampaui yang ini sampai teleskop ruang angkasa seperti James Webb diluncurkan. ”
Selain menunjukkan galaksi dalam cahaya tampak, rentang panjang gelombang membentang dari ultraviolet ke bagian inframerah-dekat spektrum. Ini adalah kunci dalam astronomi dan kosmologi modern, karena memungkinkan fitur-fitur kunci dari perakitan galaksi menjadi jelas. Contoh yang bagus adalah
"Pengukuran resolusi tinggi yang luar biasa dari sejumlah galaksi dalam katalog ini memungkinkan studi ekstragalaktik yang luas," kata peneliti utama katalog Katherine Whitaker dari University of Connecticut, di Storrs. "Seringkali, survei semacam ini menghasilkan penemuan tak terduga yang memiliki dampak terbesar pada pemahaman kita tentang evolusi galaksi."
Sekitar satu abad yang lalu, Edwin Hubble (untuk siapa HST dinamai) menggambarkan galaksi adalah "penanda ruang". Pada saat itu, ia mengamati galaksi jauh dan mencatat bagaimana cahaya yang berasal dari sebagian besar bergeser ke arah ujung merah spektrum - alias. "Redshifted", yang merupakan indikasi bahwa benda-benda astronomi bergerak menjauh dari kita.
Pengamatan ini mengkonfirmasi prediksi yang dibuat oleh Teori Relativitas Umum Einstein - bahwa Semesta berada dalam kondisi ekspansi atau kontraksi. Survei berikutnya menggunakan galaksi untuk mengukur laju ekspansi kosmik (dikenal sebagai Konstanta Hubble), yang juga menawarkan petunjuk tentang fisika yang mendasari kosmos, ketika unsur-unsur kimia berasal, dan bagaimana Tata Surya dan kehidupan kita akhirnya muncul.
Pandangan yang lebih luas ini sangat membantu dalam hal ini karena mengandung sekitar 30 kali lebih banyak galaksi daripada bidang dalam sebelumnya. Legacy Field juga telah mengungkapkan beberapa objek yang tidak biasa, banyak di antaranya adalah sisa-sisa tabrakan dan merger yang terjadi pada awal Semesta - yang disebut galaksi “kereta karam”.
Seperti yang dapat Anda bayangkan, merakit gambar ini bukanlah tugas yang mudah. Seperti Dan Magee, dari University of California, Santa Cruz, pemimpin pemrosesan data tim, menjelaskan:
“Tujuan kami adalah untuk mengumpulkan semua 16 tahun eksposur menjadi citra warisan. Sebelumnya, sebagian besar paparan ini belum disatukan dengan cara yang konsisten yang dapat digunakan oleh peneliti mana pun. Para astronom dapat memilih data di Bidang Warisan yang mereka inginkan dan segera bekerja dengannya, sebagai lawan harus melakukan sejumlah besar pengurangan data sebelum melakukan analisis ilmiah. "
Meskipun merupakan gambar galaksi yang paling terperinci dan luas yang pernah diambil, gambar baru ini hanyalah yang pertama dari serangkaian gambar Hubble Legacy Field. Tim saat ini sedang mengerjakan serangkaian gambar lain, yang berjumlah lebih dari 5.200 eksposur Hubble, dari area lain di angkasa. Ke depan, para astronom berharap untuk memperluas rentang panjang gelombang multiwa dalam gambar warisan untuk memasukkan lebih banyak data
Ini akan mencakup IR dengan panjang gelombang lebih panjang dan pengamatan sinar-X berenergi tinggi dari dua Observatorium Besar NASA lainnya - the Teleskop Luar Angkasa Spitzer dan Observatorium Sinar-X Chandra. Seperti yang dikatakan anggota tim Rychard Bouwens dari Leiden University di Belanda dalam siaran pers ESA:
“Salah satu aspek menarik dari gambar-gambar baru ini adalah sejumlah besar saluran warna sensitif sekarang tersedia untuk melihat galaksi jauh, terutama di bagian ultraviolet dari spektrum. Dengan gambar pada frekuensi sangat banyak, kita dapat membedah cahaya dari galaksi menjadi kontribusi dari bintang tua dan muda, serta inti galaksi aktif. "
Sementara itu, tidak ada gambar Semesta yang diharapkan melampaui gambar Hubble Legacy Field satu hingga teleskop ruang angkasa generasi berikutnya diluncurkan. Ini termasuk James Webb Space Telescope (JWST) dan Wide-Field Infrared Space Telescope (WFIRST), keduanya memiliki instrumen yang akan menawarkan peningkatan resolusi dan sensitivitas Hubble dan dengan demikian memungkinkan survei yang lebih mendalam.
Banyaknya galaksi pada gambar Field Legacy juga merupakan target utama untuk teleskop masa depan. Seperti yang dikatakan Illingworth dalam siaran pers HubbleSite:
“Kami telah mengumpulkan mosaik ini sebagai alat untuk digunakan oleh kami dan oleh para astronom lainnya. Harapannya adalah bahwa survei ini akan mengarah pada pemahaman yang bahkan lebih koheren, mendalam dan lebih besar dari evolusi alam semesta di tahun-tahun mendatang ... Ini benar-benar akan mengatur panggung untuk Teleskop Survei Inframerah Wide-Field (WFIRST) yang direncanakan NASA. Legacy Field adalah pathfinder untuk WFIRST, yang akan menangkap gambar yang 100 kali lebih besar dari foto Hubble biasa. Hanya dalam pengamatan selama tiga minggu oleh WFIRST, para astronom akan dapat mengumpulkan bidang yang jauh lebih dalam dan dua kali lebih besar dari Hubble Legacy Field. "
Selain itu, kemampuan pencitraan JWST di pita IR (yang berada di luar batas Hubble atau Spitzer) akan memungkinkan para astronom untuk menyelidiki jauh lebih dalam ke gambar Legacy Field untuk mengungkapkan lebih banyak tentang bagaimana galaksi bayi tumbuh. Gambar (bersama dengan eksposur individu yang membuatnya menjadi) tersedia melalui Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST).
