How big is Avståndet till HDF?

Hubble Deep Field är en bild av en mycket liten, nästan tom fläck av himlen, tagen av rymdteleskopet Hubble år 1995. Den visar ungefär 3 000 galaxer på många olika avstånd. De mest avlägsna av de galaxer vars avstånd var bekräftade år 2000 syns genom ljus som sändes ut för ungefär 12,8 miljarder år sedan och har färdats ungefär 12,8 miljarder ljusår för att nå jorden, där ett ljusår är den sträcka som ljuset färdas på ett år. Eftersom universum har expanderat sedan dess ligger de galaxerna nu ungefär 27 miljarder ljusår bort.

Avstånd

Det finns inget enskilt avstånd till Hubble Deep Field. Bilden är tagen längs ett smalt rör genom rymden, och galaxerna i den ligger på alla avstånd längs röret. Astronomer bestämmer hur långt bort en galax är utifrån dess rödförskjutning, ett mått på hur mycket universums expansion har sträckt ut galaxens ljus. En större rödförskjutning betyder att ljuset sändes ut för längre sedan.

Vid år 2000 hade astronomer mätt ungefär 150 rödförskjutningar i huvudfältet, från 0,089 till 5,60. De två mest avlägsna galaxerna, med rödförskjutningarna 5,34 och 5,60, valdes först ut på grund av sina färger och bekräftades sedan 1998. De flesta galaxer i bilden är för ljussvaga för att deras rödförskjutningar ska kunna mätas på det sättet.

Att omvandla en rödförskjutning till ett avstånd kräver en modell för hur universum har expanderat. Med de värden som satelliten Planck har mätt sändes ljuset från rödförskjutning 5,60 ut för ungefär 12,8 miljarder år sedan, när universum var ungefär 1 miljard år gammalt. Rymden har sträckts ut medan ljuset färdades, så den galax som sände ut ljuset ligger nu ungefär 27 miljarder ljusår bort. Enligt samma modell ligger de närmaste galaxerna i fältet, vid rödförskjutning 0,089, ungefär 1,3 miljarder ljusår bort.

Storleksjämförelser

Hubble Deep Field täcker en fläck av himlen som är ungefär lika bred som ett amerikanskt 10-centsmynt sett från 23 meters avstånd.
Fläcken är ungefär en trettondel av bredden av hela månen. Ungefär 28 miljoner bilder av samma storlek skulle behövas för att täcka hela himlen.
Ljuset från Stora muren Herkules–Norra kronan, en föreslagen struktur vid rödförskjutning 1,6–2,1, sändes ut för ungefär 10 miljarder år sedan. Det är ungefär 2–3 miljarder år senare än ljuset från de mest avlägsna bekräftade galaxerna i Deep Field.
Kanten av det observerbara universum ligger i dag ungefär 46 miljarder ljusår bort. En galax vid rödförskjutning 5,60, nu ungefär 27 miljarder ljusår bort, ligger något mer än halvvägs till den kanten.

Så gjordes bilden

Robert Williams, då chef för Space Telescope Science Institute, använde en stor del av sin egen andel av teleskopets tid till projektet. Hans team valde ut en plats nära Karlavagnens skaft, i stjärnbilden Stora björnen, långt från Vintergatans tätt packade plan. Hubble tog 342 exponeringar av platsen under tio dagar, från den 18 till den 28 december 1995.

Exponeringarna togs i ultraviolett, blått, rött och infrarött ljus och kombinerades till en enda färgbild. De flesta galaxerna är ungefär fyra miljarder gånger svagare än vad det mänskliga ögat kan se. Fältet anses vara representativt för hela himlen, eftersom universum ser ungefär likadant ut i alla riktningar.

Djupare fält

Hubble upprepade projektet på södra himlen 1998, med Hubble Deep Field South i stjärnbilden Tukanen. År 2004 använde Hubble Ultra Deep Field exponeringar på sammanlagt en miljon sekunder och visade ungefär 10 000 galaxer. Bilderna nådde några av de första galaxerna som bildades efter Big Bang.