Hubble Ultra Deep Field eli HUDF on kuva pienestä osasta avaruutta Fornaxin tähdistön suunnassa.

Kuvan ottaminen kesti yli kolme kuukautta, 24. syyskuuta 2003 ja 16. tammikuuta 2004 välisenä aikana. Se on kaukaisin kuva maailmankaikkeudesta, jonka ihminen on koskaan ottanut. Siinä näemme maailmankaikkeuden sellaisena kuin se oli 13 miljardia vuotta sitten, jolloin se oli noin 800 miljoonaa vuotta vanha.

HUDF sisältää noin 10 000 galaksia. Taivaan alue, jossa galaksit ovat, valittiin, koska siellä on vain vähän kirkkaita tähtiä lähikentässä. Vaikka useimmat Hubble-kuvassa näkyvät kohteet voidaan nähdä myös infrapuna-aallonpituuksilla maanpäällisillä teleskoopeilla, Hubble on ainoa instrumentti, joka voi tehdä havaintoja näistä kaukaisista kohteista näkyvillä aallonpituuksilla.

Orionin lounaispuolella eteläisen pallonpuoliskon Fornaxin tähdistössä, oikeassa nousussa 3h 32m 40.0s, deklinaatiossa -27° 47' 29" (J2000), kuva kattaa 36.7 neliökaariminuuttia. Tämä on pienempi kuin 1 x 1 millimetrin (0,039 x 0,039 tuuman) kokoinen paperineliö, jota pidetään 1 metrin etäisyydellä, ja vastaa noin yhtä kolmentoista miljoonasosaa taivaan kokonaispinta-alasta. Kuva on sellainen, että sen vasen yläkulma osoittaa taivaanpallon pohjoiseen (-46,4°). Kentän keskipisteen lähellä oleva tähti on USNO-A2.0 0600-01400432, jonka näennäinen magnitudi on 18,95.

Kuvaan tarvittiin yhteensä 800 valotusta, jotka otettiin 400 Hubble-kierroksen aikana Maan ympäri. Valotusaika oli yhteensä 11,3 päivää ACS:n osalta ja 4,5 päivää NICMOS:n osalta.

Miksi HUDF on merkittävä?

HUDF on mullistanut käsityksemme varhaisesta maailmankaikkeudesta ja galaksien synnystä. Sen ansiosta astronomit ovat voineet tutkia hyvin himmeitä ja kaukaisia galakseja, joiden valo on kulkenut lähes koko maailmankaikkeuden iän. Tämänkaltaiset ultrasyvät kuvat antavat tietoa muun muassa galaksien muodoista, tähdenmuodostuksen nopeuksista sekä galaksien kehittymisestä ajan kuluessa.

Tekniset yksityiskohdat ja instrumentit

HUDF-havainnot tehtiin pääasiassa Hubble-avaruusteleskoopin kahdella instrumentilla:

  • ACS (Advanced Camera for Surveys) — vastasi suurimmasta osasta näkyvän valon havaintoja ja antoi korkean resoluution optisen kuvan. ACS-valaistuksessa käytettiin useita suodattimia, joiden yhdistelmä paljasti galaksien rakenteita eri aallonpituuksilla.
  • NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) — mahdollisti lähitulevaisuuden tähtien ja hyvin punasiirtymälähtöisten galaksien havaitsemisen infrapuna-alueella, minkä ansiosta pystyttiin tavoittamaan vielä kaukaisemman menneisyyden kohteita.

Myöhemmin HUDF:stä on tehty jatkohavaintoja ja yhdistelmiä (mm. WFC3-instrumentin myötä), jotka ovat syventäneet kuvaa ja pidentäneet aistimuksen aaltoa kohti infrapunaa. Näitä laajennuksia kutsutaan usein nimillä HUDF09, HUDF12 ja eXtreme Deep Field (XDF), ja ne ovat tuoneet esiin vielä himmeämpiä ja sitä kautta kaukaisempia galakseja.

Mitä HUDF opetti galakseista ja maailmankaikkeuden alkuvaiheista?

HUDF-kuvien avulla on löydetty galakseja, jotka ovat syntyneet vain muutaman sadan miljoonan vuoden kuluttua alkuräjähdyksestä. Monet näistä varhaisista galakseista ovat pieniä, epäsäännöllisiä ja aktiivisia tähtienmuodostuksessa. Näiden havaintojen perusteella on pystytty rakentamaan malleja galaksien kasvusta ja yhdistymisestä sekä arvioimaan, miten nopeasti varhaiset galaksit pystyivät muodostamaan tähtiä.

Seuranta ja tulevaisuus

HUDF on toiminut lähtökohtana monille seurantaohjelmille eri aallonpituuksilla, mukaan lukien havaintoja suurilla maapohjaisilla teleskoopeilla ja myöhemmin ESA:n ja NASA:n seuraavilla avaruusteleskoopeilla. Erityisesti James Webb -avaruusteleskoopin (JWST) korkean herkkyyden infrapunaominaisuudet lupaavat avata uusia näkymiä HUDF-tyyppisiin kenttiin ja paljastaa entistä himmeämpiä varhaisen maailmankaikkeuden kohteita.

HUDF on ollut ja on yhä yksi tähtitieteen tärkeimmistä ikkunnoista kosmiseen menneisyyteen — se näyttää, kuinka paljon tietoa yhden pienen taivaanalueen perusteellinen ja pitkäaikainen tarkkailu voi tarjota.