حقل هابل العميق صورة لبقعة صغيرة جدًا من السماء شبه خالية، التقطها تلسكوب هابل الفضائي عام 1995. وتُظهر الصورة نحو 3,000 مجرة على مسافات مختلفة كثيرة. وأبعد المجرات التي أُكدت مسافاتها حتى عام 2000 تُرى بضوء انطلق قبل نحو 12.8 مليار سنة وقطع نحو 12.8 مليار سنة ضوئية حتى وصل إلى الأرض، والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة. ولأن الكون توسّع منذ ذلك الحين، تبعد تلك المجرات الآن عن الأرض نحو 27 مليار سنة ضوئية.
المسافة
لا توجد مسافة واحدة إلى حقل هابل العميق. فالصورة تطل على الفضاء من خلال أنبوب ضيق، وتقع المجرات فيها على جميع المسافات على امتداد ذلك الأنبوب. ويعرف علماء الفلك بُعد المجرة من انزياحها نحو الأحمر، وهو مقياس لمقدار ما مطّه توسع الكون من ضوئها. ويعني الانزياح الأكبر أن الضوء انطلق منذ زمن أطول.
وبحلول عام 2000 كان علماء الفلك قد قاسوا نحو 150 انزياحًا نحو الأحمر في الحقل الرئيسي، تتراوح بين 0.089 و5.60. وحُدّدت أبعد مجرتين، عند الانزياحين 5.34 و5.60، أولًا من ألوانهما، ثم جرى تأكيدهما عام 1998. ومعظم المجرات في الصورة خافتة جدًا بحيث لا يمكن قياس انزياحاتها بهذه الطريقة.
ويتطلب تحويل الانزياح نحو الأحمر إلى مسافة نموذجًا يصف كيف توسّع الكون. وبالقيم التي قاسها القمر الاصطناعي بلانك، انطلق الضوء ذو الانزياح 5.60 قبل نحو 12.8 مليار سنة، حين كان عمر الكون نحو 1 مليار سنة. وقد تمدّد الفضاء أثناء رحلة ذلك الضوء، ولذلك تبعد المجرة التي أرسلته الآن نحو 27 مليار سنة ضوئية. وبحسب النموذج نفسه، تبعد أقرب مجرات الحقل، عند الانزياح 0.089، نحو 1.3 مليار سنة ضوئية.
مقارنات الحجم
- يغطي حقل هابل العميق بقعة من السماء بعرض يقارب عرض عملة «الدايم» الأمريكية، فئة 10 سنتات، حين تُرى من مسافة 23 مترًا.
- ويبلغ عرض هذه البقعة نحو جزء من 13 من عرض قرص القمر الكامل. ويلزم نحو 28 مليون صورة بالحجم نفسه لتغطية السماء كلها.
- انطلق الضوء القادم من الجدار العظيم للجاثي والإكليل الشمالي، وهو بنية مقترحة عند انزياحات نحو الأحمر بين 1.6 و2.1، قبل نحو 10 مليارات سنة. وهذا بعد انطلاق ضوء أبعد المجرات المؤكدة في الحقل العميق بنحو 2 إلى 3 مليارات سنة.
- وتبعد حافة الكون المرصود اليوم نحو 46 مليار سنة ضوئية. وتبعد مجرة انزياحها 5.60 الآن نحو 27 مليار سنة ضوئية، أي أكثر قليلًا من نصف المسافة إلى تلك الحافة.
كيف التُقطت الصورة
استخدم روبرت ويليامز، الذي كان آنذاك مدير معهد علوم التلسكوب الفضائي، جزءًا كبيرًا من حصته الشخصية من وقت التلسكوب لهذا المشروع. واختار فريقه موضعًا قرب مقبض بنات نعش الكبرى، في كوكبة الدب الأكبر، بعيدًا عن مستوى درب التبانة المزدحم. والتقط هابل 342 تعريضًا لهذا الموضع على مدى عشرة أيام، من 18 إلى 28 ديسمبر 1995.
وجرى التقاط التعريضات بالضوء فوق البنفسجي والأزرق والأحمر وتحت الأحمر، ثم دُمجت في صورة ملونة واحدة. ويبلغ سطوع معظم المجرات نحو جزء من أربعة مليارات من أخفت سطوع تستطيع العين البشرية رؤيته. ويُعدّ الحقل ممثلًا للسماء كلها، لأن الكون يبدو متشابهًا إلى حد كبير في كل الاتجاهات.
حقول أعمق
كرر هابل المشروع عام 1998 في السماء الجنوبية، عبر حقل هابل العميق الجنوبي في كوكبة الطوقان. وفي عام 2004 استخدم حقل هابل فائق العمق تعريضات يبلغ مجموعها مليون ثانية، وأظهر نحو 10,000 مجرة. ووصلت صوره إلى بعض أولى المجرات التي تشكلت بعد الانفجار العظيم.
المصادر
- Hubble's Deepest View of the Universe Unveils Bewildering Galaxies across Billions of Years. NASA, 1996.
- Hubble's Deep Fields. NASA Science.
- The Hubble Deep Fields. Ferguson et al., Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 2000.
- Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters. Planck Collaboration, Astronomy and Astrophysics, 2020.
- Expanding Confusion: common misconceptions of cosmological horizons and the superluminal expansion of the Universe. Davis and Lineweaver, Publications of the Astronomical Society of Australia, 2004.
- Possible structure in the GRB sky distribution at redshift two. Horváth et al., Astronomy and Astrophysics, 2014.