מה הגודל של המרחק לשדה האבל העמוק?

שדה האבל העמוק הוא תמונה של חלקה זעירה וכמעט ריקה בשמיים, שצילם טלסקופ החלל האבל ב-1995. היא מציגה כ-3,000 גלקסיות במרחקים רבים ושונים. נכון ל-2000, הגלקסיות הרחוקות ביותר בעלות מרחקים מאושרים נראות באור שיצא לדרכו לפני כ-12.8 מיליארד שנים ועבר כ-12.8 מיליארד שנות אור עד שהגיע לכדור הארץ. שנת אור היא המרחק שהאור עובר בשנה אחת. מכיוון שהיקום התרחב מאז, הגלקסיות האלה נמצאות עכשיו במרחק של כ-27 מיליארד שנות אור.

מרחק

אין מרחק אחד לשדה האבל העמוק. התמונה משקיפה אל תוך צינור צר בחלל, והגלקסיות שבה נמצאות בכל המרחקים לאורך הצינור הזה. אסטרונומים קובעים עד כמה גלקסיה רחוקה לפי ההסחה לאדום שלה, מדד לכמה התפשטות היקום מתחה את אורה. הסחה לאדום גדולה יותר פירושה שהאור יצא לדרכו לפני זמן רב יותר.

עד 2000 מדדו אסטרונומים כ-150 הסחות לאדום בשדה הראשי, בטווח שבין 0.089 ל-5.60. שתי הגלקסיות הרחוקות ביותר, בהסחות לאדום 5.34 ו-5.60, זוהו תחילה לפי צבעיהן ואושרו ב-1998. רוב הגלקסיות בתמונה עמומות מכדי שאפשר יהיה למדוד את ההסחה לאדום שלהן בדרך הזאת.

המרת הסחה לאדום למרחק דורשת מודל של האופן שבו היקום התרחב. לפי הערכים שמדד הלוויין פלאנק, האור מהסחה לאדום 5.60 יצא לדרכו לפני כ-12.8 מיליארד שנים, כשגיל היקום היה כ-1 מיליארד שנים. המרחב נמתח בזמן שהאור נע, ולכן הגלקסיה ששלחה אותו נמצאת עכשיו במרחק של כ-27 מיליארד שנות אור. לפי אותו מודל, הגלקסיות הקרובות ביותר בשדה, בהסחה לאדום 0.089, נמצאות במרחק של כ-1.3 מיליארד שנות אור.

השוואות גודל

• שדה האבל העמוק מכסה חלקה בשמיים ברוחב דומה לזה של מטבע אמריקאי של 10 סנט (דיים) הנראה ממרחק של 23 מטרים.
• רוחבה של החלקה הזאת הוא בערך אחד חלקי שלושה עשר מרוחבו של הירח המלא. כדי לכסות את כל השמיים היו נדרשות כ-28 מיליון תמונות באותו גודל.
• האור מהקיר הגדול של הרקולס-כתר צפוני, מבנה מוצע בהסחות לאדום 1.6–2.1, יצא לדרכו לפני כ-10 מיליארד שנים. זה כ-2–3 מיליארד שנים מאוחר יותר מהאור של הגלקסיות הרחוקות ביותר שאושרו בשדה העמוק.
• קצה היקום הנצפה נמצא היום במרחק של כ-46 מיליארד שנות אור. גלקסיה בהסחה לאדום 5.60, שנמצאת עכשיו במרחק של כ-27 מיליארד שנות אור, נמצאת מעט יותר מחצי הדרך אל אותו קצה.

כיצד נוצרה התמונה

רוברט וויליאמס, שהיה אז מנהל מכון המדע של טלסקופ החלל, השתמש בחלק גדול מזמן הצפייה בטלסקופ שהוקצה לו לצורך הפרויקט. צוותו בחר נקודה סמוכה לידית העגלה הגדולה, בקבוצת הכוכבים הדובה הגדולה, הרחק ממישור שביל החלב הצפוף. האבל צילם את הנקודה הזאת ב-342 חשיפות במשך עשרה ימים, מ-18 עד 28 בדצמבר 1995.

החשיפות צולמו באור אולטרה-סגול, כחול, אדום ואינפרא-אדום ואוחדו לתמונת צבע אחת. רוב הגלקסיות עמומות בערך פי 4 מיליארד ממה שהעין האנושית יכולה לראות. השדה נחשב מייצג של כל השמיים, מפני שהיקום נראה דומה מאוד בכל כיוון.

שדות עמוקים יותר

האבל חזר על הפרויקט בשמי הדרום ב-1998, עם שדה האבל העמוק הדרומי בקבוצת הכוכבים טוקן. ב-2004 צולם שדה האבל העמוק במיוחד בחשיפות שנמשכו יחד מיליון שניות, והוא הראה כ-10,000 גלקסיות. התמונות שלו הגיעו עד לכמה מהגלקסיות הראשונות שנוצרו אחרי המפץ הגדול.

מקורות

• 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.