Hubble Deep Field, jota joskus kutsutaan HDF:ksi, on kuva pienestä, mutta poikkeuksellisen syvästä osasta yötaivasta. Kuva otettiin Ursa Major -tähdistön suunnasta Hubble-avaruusteleskoopilla vuonna 1995. Observointi tehtiin kauan jatkuvilla valotuksilla (kymmenen päivän sarja), jolloin Hubble'n WFPC2-instrumentilla kerättiin useiden tuntien valoa useissa eri suotimissa (mm. F300W, F450W, F606W ja F814W).

Alue valittiin tarkoituksella "tyhjäksi kentäksi" — se on kohtalaisen kirkkaiden tähtien ja galaksien ulkopuolella, jotta taustataivas näkyisi mahdollisimman syvälle. Julkinen datavälimuisti ja kuvien vapaa julkaisu mahdollistivat sen, että tutkijat ympäri maailmaa voivat analysoida kuvaa ja tehdä siitä lukuisia jatkotutkimuksia.

Se on tärkeä, koska siinä näkyy joitakin varhaisimpia (kaukaisimpia) galakseja, joita on koskaan nähty, yhteensä yli 3 000. Useimmat näistä kohteista ovat useiden miljardien valovuosien päässä; monien galaksien valo on lähtenyt yli 10 miljardia (yli 10 000 000 000) vuotta sitten. Tämän vuoksi tutkijat voivat tarkastella, millainen maailmankaikkeus oli tuolloin ja miten galaksit, tähdet ja rakenteet kehittyivät ajan myötä.

HDF:n keskeisiä mittoja ja ominaisuuksia:

  • HDF-taivaan alue on erittäin pieni — vain muutamia kaari minuutteja läpimitaltaan (tyypillisesti alle 1/10 täysikuun leveydestä), mutta se sisältää yli 3 000 galaksia.
  • Kuva koostuu pitkistä valotuksista useilla aallonpituuksilla, mikä auttaa erottamaan etäisiä, punasiirtyneitä kohteita ja tunnistamaan eri tyyppisiä galakseja.
  • Kuva julkaistiin avoimena datana, mikä johti laajaan ja nopeaan tieteelliseen hyödyntämiseen.

Tutkimuksellisesti HDF oli läpimurto, koska se mahdollisti esimerkiksi:

  • galaksien lukumäärätiheyksien ja kirkkausfunktioiden mittaukset hyvin heikoilla kirkkaustasoilla;
  • galaksien morfologian tutkimisen kaukaisissa ajan hetkillä — havaittiin, että varhaiset galaksit näyttävät usein epäsäännöllisiltä, takertuvilta ja aktiivisilta muodostumaan tähtiä;
  • tähtien muodostumisen historian raja-arvojen asettamisen ja kosmologisten mallien testaamisen;
  • seuranta‑havaintojen ja syvempien kenttien (kuten Hubble Ultra Deep Field ja myöhemmin eXtreme Deep Field) suunnittelun innoittamisen.

HDF:n jälkeen on tehty useita jatkohavaintoja ja laajennuksia: Hubble Deep Field South (1998), Hubble Ultra Deep Field (2003/2004) sekä sitä syventäviä ja laajentavia hankkeita (GOODs, CANDELS jne.). Nämä projektit yhdessä ovat muodostaneet perustan sille, miten tutkijat ymmärtävät galaksien muotoutumista ja maailmankaikkeuden kehitystä. Myös nykyaikaiset teleskoopit, kuten James Webb Space Telescope, jatkavat HDF-tyylisten syvien kenttien tutkimusta vielä pidemmälle infrapuna-alueelle.

Näistä syistä HDF:ää kutsutaan joskus "tärkeimmäksi koskaan otetuksi kuvaksi": se ei ainoastaan paljastanut valtavan joukon kaukaisia galakseja pienellä taivaanpalkilla, vaan myös muutti tapaa, jolla astronomit suunnittelevat, jakavat ja hyödyntävät syvähavaintodataansa.