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Un diario di cose celesti

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Le estreme profondità galattiche di XDF

26 Sep 2012 03:21 PM – Michele Diodati

Si chiama XDF (Hubble eXtreme Deep Field) la più profonda immagine del cielo mai realizzata dal telescopio spaziale Hubble. Vi compaiono circa 5.500 galassie, in un'area del cielo grande meno di un decimo <i>[più precisamente, meno di un centesimo (v. commenti a fine pagina)]</i> della Luna piena. L'immagine è stata ottenuta con un tempo di esposizione totale di 2 milioni di secondi. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

Si chiama XDF (Hubble eXtreme Deep Field) la più profonda immagine del cielo mai realizzata dal telescopio spaziale Hubble. Vi compaiono circa 5.500 galassie, in un'area del cielo grande meno di un decimo <i>[più precisamente, meno di un centesimo (v. commenti a fine pagina)]</i> della Luna piena. L'immagine è stata ottenuta con un tempo di esposizione totale di 2 milioni di secondi. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

Nel 2004 era stata diffusa un'immagine chiamata Hubble Ultra Deep Field (HUDF), cioè campo ultraprofondo di Hubble. Era il risultato di un milione di secondi di tempo di osservazione del telescopio spaziale Hubble, puntato su una minuscola porzione di cielo nella costellazione della Fornace, grande quanto una frazione di Luna piena. In quell'immagine si potevano osservare migliaia di galassie di ogni forma, dimensione e stadio evolutivo, risalenti fin quasi alle origini dell'Universo.

Oggi Hubble si ripete, con un'immagine ancora più profonda e dettagliata della stessa porzione di cielo, anzi ancora più piccola. La nuova immagine si chiama eXtreme Deep Field, ovvero campo estremamente profondo, o più semplicemente XDF, in omaggio alla brevità e all'amore infinito degli anglosassoni per le sigle.

Lo XDF è il frutto di due milioni di secondi di tempo di osservazione di Hubble, pari a 23 giorni. Ma non è stata un'osservazione continua. Quei 23 giorni sono stati suddivisi in tante frazioni, spalmate lungo un intero decennio. Poiché Hubble poteva puntare a quel francobollo di cielo solo per 45 minuti di una sua orbita di 97 minuti, il tempo totale del telescopio dedicato all'impresa sale a circa 50 giorni. Quest'enorme impiego di tempo di osservazione ci ha regalato però la più profonda immagine dell'Universo mai realizzata.

Il numero di galassie visibili nello XDF è di circa 5.500. L'area osservata corrisponde a meno di un decimo [meno di un centesimo. Si vedano i commenti a fine articolo] di Luna piena e a trenta milionesimi dell'intera volta celeste. Le galassie più fioche visibili nell'immagine sono della 31esima magnitudine: un decimiliardesimo al di sotto della minima luminosità visibile a occhio nudo. Dovremo aspettare il lancio del telescopio spaziale James Webb nel 2018, per sperare di vedere nel frammento della Fornace più lontano e più a fondo di quanto abbia fatto Hubble.

Le galassie più distanti scoperte in questa nuova osservazione puntano indietro a un'epoca solo 450 milioni di anni posteriore al Big Bang, cioè a qualcosa come 13,2 miliardi di anni fa. L'importanza di osservazioni profonde come lo XDF sta nella possibilità di studiare l'intero arco evolutivo della galassie, dal loro primo apparire come macchioline indistinte fino allo sviluppo di magnifiche strutture a spirale come quelle visibili nell'universo recente. Ma il campo profondo contiene anche galassie morenti, che appaiono come oggetti rossi poco definiti, forse il residuo di gigantesche collisioni, nelle quali la formazione stellare sembra essersi interrotta da tempo e rimane solo una popolazione di stelle antiche non più rinnovabile. Vi sono poi galassie irregolari, supernovae e ogni altro oggetto possibile, nella linea di vista che, attraverso l'occhio del telescopio spaziale, congiunge prospetticamente il presente, la Via Lattea, con le profondità più remote del tempo e dello spazio, fin quasi alle soglie del Big Bang.

Per rendere più visibili i dettagli, l'immagine a piena risoluzione dello XDF è stata suddivisa in quattro quadranti. L'ordine è dall'alto in basso e da sinistra a destra. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team
Per rendere più visibili i dettagli, l'immagine a piena risoluzione dello XDF è stata suddivisa in quattro quadranti. L'ordine è dall'alto in basso e da sinistra a destra. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team
Per rendere più visibili i dettagli, l'immagine a piena risoluzione dello XDF è stata suddivisa in quattro quadranti. L'ordine è dall'alto in basso e da sinistra a destra. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team
Per rendere più visibili i dettagli, l'immagine a piena risoluzione dello XDF è stata suddivisa in quattro quadranti. L'ordine è dall'alto in basso e da sinistra a destra. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

Per rendere più visibili i dettagli, l'immagine a piena risoluzione dello XDF è stata suddivisa in quattro quadranti. L'ordine è dall'alto in basso e da sinistra a destra. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

Immagine annotata dello XDF di Hubble. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

Immagine annotata dello XDF di Hubble. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

I quattro oggetti etichettati nell'immagine annotata dello XDF detengono i seguenti record:

  • UDFj-39546284, con uno spostamento verso il rosso di 10,3, è candidata ad essere la più distante galassia mai scoperta, sebbene debba ancora giungere la conferma spettroscopica;

  • Supernova Primo, con uno spostamento verso il rosso di 1,55, è la più distante supernova di tipo Ia mai osservata;

  • UDFy-38135539, con uno spostamento verso il rosso di 8,6, è la galassia più lontana, la cui distanza sia stata corroborata indipendentemente con la spettroscopia;

  • UDFy-33436598 ha anch'essa uno spostamento verso il rosso di 8,6.

Gli oggetti nello XDF si trovano sulla stessa linea di vista, ma alle più diverse distanze dalla Terra. Gli oggetti più lontani risalgono indietro nel tempo fino a un'epoca distante dal Big Bang non più del 5% del tempo trascorso dall'inizio dell'Universo a oggi. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, Z. Levay, the HUDF09 Team

Gli oggetti nello XDF si trovano sulla stessa linea di vista, ma alle più diverse distanze dalla Terra. Gli oggetti più lontani risalgono indietro nel tempo fino a un'epoca distante dal Big Bang non più del 5% del tempo trascorso dall'inizio dell'Universo a oggi. Cortesia: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, Z. Levay, the HUDF09 Team

Immagine tratta dalla Digitized Sky Survey, in cui sono mostrate la posizione e le dimensioni dello XDF all'interno della costellazione della Fornace. La Luna è stata sovrapposta all'immagine per fornire un termine di confronto indicativo delle minuscole dimensioni del campo osservato da Hubble. Cortesia: NASA, ESA, Z. Levay, T. Rector, I. Dell'Antonio/NOAO/AURA/NSF, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

Immagine tratta dalla Digitized Sky Survey, in cui sono mostrate la posizione e le dimensioni dello XDF all'interno della costellazione della Fornace. La Luna è stata sovrapposta all'immagine per fornire un termine di confronto indicativo delle minuscole dimensioni del campo osservato da Hubble. Cortesia: NASA, ESA, Z. Levay, T. Rector, I. Dell'Antonio/NOAO/AURA/NSF, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, R. Bouwens, the HUDF09 Team

Interviste agli astronomi Garth Illingworth e Marc Postman sulla realizzazione dello XDF di Hubble. Cortesia: NASA, ESA, Mary Estacion, G. Bacon (STScI)

Riferimenti

Tag: telescopio spaziale hubble, cosmologia, redshift, campi profondi, XDF, HUDF, articoli

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