Gli astronomi hanno messo insieme il più grande e completo "libro di storia" delle galassie in un'unica immagine, utilizzando 16 anni di osservazioni dal telescopio spaziale Hubble della NASA.

Il mosaico del cielo profondo, creato da quasi 7, 500 singole esposizioni, fornisce un ampio ritratto dell'universo lontano, contenente 265, 000 galassie che risalgono a 13,3 miliardi di anni fa, fino a soli 500 milioni di anni dopo il big bang. Le galassie più deboli e più lontane sono solo un decimiliardesimo della luminosità di ciò che l'occhio umano può vedere. Anche la storia evolutiva dell'universo è raccontata in questa visione ampia. Il ritratto mostra come le galassie cambiano nel tempo, costruendosi per diventare le galassie giganti viste nell'universo vicino.

Questo ambizioso tentativo, chiamato Hubble Legacy Field, combina anche osservazioni prese da diversi sondaggi Hubble in campo profondo, compreso l'eXtreme Deep Field (XDF), la visione più profonda dell'universo. La gamma di lunghezze d'onda si estende dall'ultravioletto al vicino infrarosso, catturando le caratteristiche chiave dell'assemblaggio delle galassie nel tempo.

"Ora che siamo andati più ampi rispetto ai sondaggi precedenti, stiamo raccogliendo molte più galassie distanti nel più grande set di dati di questo tipo mai prodotto da Hubble, " ha detto Garth Illingworth dell'Università della California, Santa Cruz, capo della squadra che ha assemblato l'immagine. "Questa immagine contiene la storia completa della crescita delle galassie nell'universo, dal loro tempo da "infanti" a quando sono cresciuti fino a diventare "adulti" a tutti gli effetti".

Nessuna immagine supererà questa fino a quando non verranno lanciati i futuri telescopi spaziali. "Abbiamo messo insieme questo mosaico come uno strumento che può essere utilizzato da noi e da altri astronomi, " Ha aggiunto Illingworth. "L'aspettativa è che questo sondaggio porterà a un ancora più coerente, una comprensione più approfondita e più ampia dell'evoluzione dell'universo nei prossimi anni".

L'immagine produce un enorme catalogo di galassie lontane. "Queste squisite misurazioni ad alta risoluzione delle numerose galassie in questo catalogo consentono un'ampia gamma di studi extragalattici, " ha affermato la ricercatrice capo del catalogo Katherine Whitaker dell'Università del Connecticut, a Storre. "Spesso, questo tipo di indagini ha prodotto scoperte impreviste che hanno avuto il maggiore impatto sulla nostra comprensione dell'evoluzione delle galassie".

Le galassie sono i "marcatori dello spazio, come li descrisse una volta l'astronomo Edwin Hubble un secolo fa. Le galassie consentono agli astronomi di tracciare l'espansione dell'universo, offrire indizi sulla fisica sottostante del cosmo, mostra quando si sono originati gli elementi chimici, e abilitare le condizioni che alla fine hanno portato alla comparsa del nostro sistema solare e della vita.

Questa visione più ampia contiene circa 30 volte il numero di galassie dei precedenti campi profondi. Il nuovo ritratto, un mosaico di molteplici istantanee, copre quasi la larghezza della luna piena. L'XDF, che penetrava più in profondità nello spazio di questa visione più ampia, si trova in questa regione, ma copre meno di un decimo del diametro della Luna piena. Il Legacy Field scopre anche uno zoo di oggetti insoliti. Molti di loro sono i resti di "relitti ferroviari" galattici, "un tempo nell'universo primordiale quando piccolo, le giovani galassie si sono scontrate e si sono fuse con altre galassie.

L'assemblaggio di tutte le osservazioni è stato un compito immenso. L'immagine comprende il lavoro collettivo di 31 programmi Hubble di diversi team di astronomi. Hubble ha trascorso più tempo in questa minuscola area che in qualsiasi altra regione del cielo, per un totale di oltre 250 giorni, che rappresentano quasi i tre quarti di un anno.

"Il nostro obiettivo era riunire tutti i 16 anni di esposizioni in un'immagine legacy, " ha spiegato Dan Magee, dell'Università della California, Santa Cruz, responsabile del trattamento dei dati del team. "In precedenza, la maggior parte di queste esposizioni non era stata assemblata in un modo coerente che potesse essere utilizzato da qualsiasi ricercatore. Gli astronomi possono selezionare i dati nel campo legacy che desiderano e lavorarci immediatamente, invece di dover eseguire un'enorme quantità di riduzione dei dati prima di condurre un'analisi scientifica."

L'immagine, insieme alle singole esposizioni che compongono la nuova vista, è disponibile per la comunità astronomica mondiale attraverso il Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST). ALBERO, un database online di dati astronomici da Hubble e da altre missioni della NASA, si trova presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland.

Il telescopio spaziale Hubble ha fatto molta strada nel prendere "campioni centrali" sempre più profondi dell'universo lontano. Dopo il lancio di Hubble nel 1990, gli astronomi hanno discusso se valesse la pena spendere una parte del tempo del telescopio per andare in una "spedizione di pesca" per fare un'esposizione molto lunga di un piccolo, pezzo di cielo apparentemente vuoto. L'immagine risultante di Hubble Deep Field nel 1995 ha catturato diverse migliaia di galassie invisibili in un solo puntamento. L'audace sforzo è stato una dimostrazione storica e una prova di concetto che ha posto le basi per le future immagini in campo profondo. Nel 2002, Advanced Camera for Surveys di Hubble è andata ancora più in profondità per scoprire 10, 000 galassie in una singola istantanea. Gli astronomi hanno utilizzato le esposizioni riprese dalla Wide Field Camera 3 (WFC3) di Hubble, installato nel 2009, per assemblare l'istantanea eXtreme Deep Field nel 2012. A differenza delle precedenti fotocamere Hubble, il WFC3 del telescopio copre una gamma di lunghezze d'onda più ampia, dall'ultravioletto al vicino infrarosso.

Questo nuovo mosaico di immagini è il primo di una serie di immagini Hubble Legacy Field. Il team sta lavorando a una seconda serie di immagini, per un totale di più di 5, 200 esposizioni Hubble, in un'altra zona del cielo. Nel futuro, gli astronomi sperano di ampliare la gamma di lunghezze d'onda multiple nelle immagini legacy per includere dati a infrarossi a lunghezza d'onda più lunga e osservazioni a raggi X ad alta energia da altri due Grandi Osservatori della NASA, il telescopio spaziale Spitzer e l'osservatorio a raggi X Chandra.

Il vasto numero di galassie nell'immagine Legacy Field sono anche obiettivi primari per i futuri telescopi. "Questo porrà davvero le basi per il previsto Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA, " Illingworth ha detto. "Il Legacy Field è un pioniere per WFIRST, che catturerà un'immagine 100 volte più grande di una tipica foto di Hubble. In sole tre settimane di osservazioni di WFIRST, gli astronomi saranno in grado di assemblare un campo molto più profondo e grande più del doppio di Hubble Legacy Field".