Astronomen hebben het grootste en meest uitgebreide "geschiedenisboek" van sterrenstelsels samengebracht in één enkele afbeelding, met behulp van 16 jaar aan observaties van NASA's Hubble Space Telescope.

Het deepsky-mozaïek, gemaakt van bijna 7, 500 individuele blootstellingen, geeft een breed portret van het verre heelal, met 265, 000 sterrenstelsels die zich uitstrekken over 13,3 miljard jaar tot slechts 500 miljoen jaar na de oerknal. De zwakste en verste sterrenstelsels zijn slechts een tien miljardste van de helderheid van wat het menselijk oog kan zien. De evolutionaire geschiedenis van het universum wordt ook opgetekend in dit ene ingrijpende beeld. Het portret laat zien hoe sterrenstelsels in de loop van de tijd veranderen, zichzelf opbouwen om de gigantische sterrenstelsels te worden die we in het nabije universum zien.

Dit ambitieuze streven, genaamd het Hubble Legacy Field, combineert ook waarnemingen van verschillende Hubble-diepveldonderzoeken, inclusief het eXtreme Deep Field (XDF), het diepste zicht op het heelal. Het golflengtebereik strekt zich uit van ultraviolet tot nabij-infrarood licht, het vastleggen van de belangrijkste kenmerken van de assemblage van sterrenstelsels in de loop van de tijd.

"Nu we breder zijn gegaan dan in eerdere onderzoeken, we oogsten veel meer verre sterrenstelsels in de grootste dergelijke dataset die ooit door Hubble is geproduceerd, " zei Garth Illingworth van de Universiteit van Californië, Santa Cruz, leider van het team dat het beeld heeft samengesteld. "Deze ene afbeelding bevat de volledige geschiedenis van de groei van sterrenstelsels in het universum, vanaf hun tijd als 'baby' tot toen ze uitgroeiden tot volwaardige 'volwassenen'."

Geen enkele afbeelding zal deze overtreffen totdat toekomstige ruimtetelescopen worden gelanceerd. "We hebben dit mozaïek samengesteld als een instrument dat door ons en door andere astronomen kan worden gebruikt, Illingworth voegde toe. "De verwachting is dat dit onderzoek zal leiden tot een nog coherenter, diepgaand en beter begrip van de evolutie van het universum in de komende jaren."

De afbeelding levert een enorme catalogus van verre sterrenstelsels op. "Zulke voortreffelijke metingen met hoge resolutie van de talrijke sterrenstelsels in deze catalogus maken een breed scala aan extragalactische studie mogelijk, " zei catalogushoofdonderzoeker Katherine Whitaker van de Universiteit van Connecticut, in Storrs. "Vaak, dit soort onderzoeken hebben onverwachte ontdekkingen opgeleverd die de grootste impact hebben gehad op ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels."

Sterrenstelsels zijn de "markeringen van de ruimte, " zoals astronoom Edwin Hubble ze een eeuw geleden ooit beschreef. Sterrenstelsels stellen astronomen in staat om de uitdijing van het heelal te volgen, aanwijzingen geven over de onderliggende fysica van de kosmos, laten zien wanneer de chemische elementen zijn ontstaan, en de omstandigheden mogelijk te maken die uiteindelijk hebben geleid tot het verschijnen van ons zonnestelsel en leven.

Deze wijdere weergave bevat ongeveer 30 keer zoveel sterrenstelsels als in de vorige diepe velden. Het nieuwe portret een mozaïek van meerdere snapshots, beslaat bijna de breedte van de volle maan. De XDF, die dieper in de ruimte doordrong dan deze wijdere blik, ligt in deze regio, maar het beslaat minder dan een tiende van de diameter van de volle maan. The Legacy Field onthult ook een dierentuin met ongewone objecten. Velen van hen zijn de overblijfselen van galactische "treinwrakken, " een tijd in het vroege heelal toen klein, jonge sterrenstelsels botsten en versmolten met andere sterrenstelsels.

Het verzamelen van alle waarnemingen was een enorme taak. Het beeld omvat het collectieve werk van 31 Hubble-programma's van verschillende teams van astronomen. Hubble heeft meer tijd aan dit kleine gebied besteed dan aan enig ander deel van de hemel, in totaal meer dan 250 dagen, die bijna driekwart van een jaar vertegenwoordigen.

"Ons doel was om alle 16 jaar aan opnamen samen te voegen tot een legacy-beeld, " legde Dan Magee uit, van de Universiteit van Californië, Santa Cruz, de gegevensverwerkingsleider van het team. "Eerder, de meeste van deze blootstellingen waren niet op een consistente manier samengesteld die door elke onderzoeker kan worden gebruikt. Astronomen kunnen de gegevens in het Legacy Field selecteren die ze willen en er direct mee aan de slag gaan. in tegenstelling tot het moeten uitvoeren van een enorme hoeveelheid gegevensreductie voordat wetenschappelijke analyses worden uitgevoerd."

De afbeelding, samen met de individuele belichtingen die deel uitmaken van de nieuwe weergave, is beschikbaar voor de wereldwijde astronomische gemeenschap via het Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST). MAST, een online database met astronomische gegevens van Hubble en andere NASA-missies, bevindt zich in het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.

De Hubble-ruimtetelescoop heeft een lange weg afgelegd in het nemen van steeds diepere "kernmonsters" van het verre universum. Na de lancering van Hubble in 1990, astronomen vroegen zich af of het de moeite waard was om een ​​deel van de tijd van de telescoop te besteden aan een "visexpeditie" om een ​​zeer lange belichting van een kleine, schijnbaar leeg stuk lucht. De resulterende Hubble Deep Field-opname in 1995 legde enkele duizenden onzichtbare sterrenstelsels in één richting vast. De gedurfde inspanning was een mijlpaaldemonstratie en een bepalend proof-of-concept dat de weg vrijmaakte voor toekomstige deep field-beelden. In 2002, Hubble's geavanceerde camera voor enquêtes ging nog dieper om 10, 000 sterrenstelsels in één momentopname. Astronomen gebruikten opnamen gemaakt door Hubble's Wide Field Camera 3 (WFC3), geïnstalleerd in 2009, om de eXtreme Deep Field snapshot in 2012 te assembleren. In tegenstelling tot eerdere Hubble-camera's, de WFC3 van de telescoop bestrijkt een breder golflengtebereik, van ultraviolet tot nabij-infrarood.

Dit nieuwe beeldmozaïek is de eerste in een reeks Hubble Legacy Field-beelden. Het team werkt aan een tweede reeks afbeeldingen, in totaal meer dan 5, 200 Hubble-opnamen, in een ander deel van de hemel. In de toekomst, astronomen hopen het multigolflengtebereik in de oude afbeeldingen te verbreden met infraroodgegevens met een langere golflengte en röntgenwaarnemingen met hoge energie van twee andere NASA Great Observatories, de Spitzer Space Telescope en Chandra X-ray Observatory.

Het enorme aantal sterrenstelsels in het Legacy Field-beeld zijn ook hoofddoelen voor toekomstige telescopen. "Dit zal echt de weg banen voor NASA's geplande Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), Illingworth zei. "The Legacy Field is een pionier voor WFIRST, waarmee een afbeelding wordt vastgelegd die 100 keer groter is dan een typische Hubble-foto. In slechts drie weken aan observaties door WFIRST, astronomen zullen een veld kunnen samenstellen dat veel dieper en meer dan twee keer zo groot is als het Hubble Legacy Field."