Walaupun selepas hampir tiga dekad perkhidmatan setia, Teleskop Angkasa Hubble terus beroperasi dan memberikan gambar kosmos yang menakjubkan. Sebagai salah satu Observatorium Besar NASA, pengamatannya terhadap galaksi, eksoplanet, dan pengembangan Alam Semesta yang jauh telah memberi kesan revolusioner terhadap astronomi, astrofizik dan kosmologi.
Sumbangan terbaru Hubble datang dalam bentuk gambar mosaik langit dalam yang dibina dengan menggunakan pemerhatian selama 16 tahun. Dikenal sebagai "Medan Warisan Hubble", mosaik ini digambarkan sebagai "buku sejarah" galaksi terbesar dan paling komprehensif. Semua diberitahu, ia mengandungi kira-kira 265.000 galaksi yang bermula hanya 500 juta tahun selepas Big Bang.
Hampir 7,500 pendedahan individu memasuki penciptaan Hubble Legacy Field, memberikan potret luas dari Alam Semesta yang jauh yang melihat kembali ke masa-masa paling awal yang dapat dilihat. Dengan begitu, gambar menunjukkan bagaimana galaksi telah berubah dari masa ke masa, berkembang melalui penggabungan untuk menjadi galaksi raksasa yang kita lihat di Space Magazine. Ini secara berkesan bermaksud bahawa 13.3 bilion tahun evolusi kosmik telah dicatat dalam gambar yang satu ini.
Usaha yang bercita-cita tinggi ini merangkumi kerja bersama 31 program Hubble oleh pasukan astronomi yang berlainan. Ini juga menggabungkan pengamatan yang diambil oleh beberapa tinjauan lapangan dalam Hubble. Ini termasuk Hubble Deep Field pada tahun 1995, Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) tahun 2003, Hubble Ultra Deep Field pada tahun 2004, dan eXtreme Deep Field (XDF) tahun 2012, yang merupakan pandangan terdalam dari Alam Semesta sehingga kini. .
Sebagai Garth Illingworth, Profesor Emeritus di UCSC dan ketua pasukan yang mengumpulkan
"Sekarang setelah kita melangkah lebih luas daripada tinjauan sebelumnya, kita mengambil banyak galaksi jauh di set data terbesar yang pernah dihasilkan. Tidak ada gambar yang akan melampaui gambar ini sehingga teleskop ruang angkasa masa depan seperti James Webb dilancarkan. "
Selain menunjukkan galaksi dalam cahaya yang dapat dilihat, julat panjang gelombang merangkumi ultraviolet ke bahagian spektrum inframerah dekat. Ini adalah kunci dalam astronomi dan kosmologi moden, kerana ia membolehkan ciri utama pemasangan galaksi diperlihatkan. Contoh yang baik adalah
"Pengukuran resolusi tinggi yang luar biasa dari banyak galaksi dalam katalog ini memungkinkan banyak kajian ekstragalaktik," kata ketua penyelidik katalog Katherine Whitaker dari University of Connecticut, di Storrs. "Sering kali, tinjauan semacam ini menghasilkan penemuan yang tidak disangka-sangka yang memberikan dampak terbesar pada pemahaman kita tentang evolusi galaksi."
Kira-kira satu abad yang lalu, Edwin Hubble (yang bernama HST) menggambarkan galaksi adalah "penanda ruang". Pada waktu itu, dia mengamati galaksi yang jauh dan mencatat bagaimana cahaya yang datang dari kebanyakan mereka beralih ke ujung spektrum merah - aka. "Redshift", yang merupakan petunjuk bahawa objek astronomi menjauh dari kita.
Pemerhatian ini mengesahkan ramalan yang dibuat oleh Teori Relativiti Umum Einstein - bahawa Alam Semesta berada dalam keadaan pengembangan atau pengecutan. Tinjauan berikutnya telah menggunakan galaksi untuk mengukur kadar pengembangan kosmik (yang dikenali sebagai Konstanta Hubble), yang juga memberikan petunjuk mengenai fizik kosmos yang mendasari, ketika unsur-unsur kimia berasal, dan bagaimana Sistem Suria dan kehidupan kita akhirnya muncul.
Pandangan yang lebih luas ini sangat berguna dalam hal ini kerana ia mengandungi sekitar 30 kali lebih banyak galaksi daripada medan dalam sebelumnya. Medan Warisan juga telah mengungkapkan beberapa objek yang tidak biasa, yang kebanyakannya adalah sisa-sisa perlanggaran dan penggabungan yang berlaku semasa Alam Semesta awal - apa yang disebut sebagai "bangkai kereta api" galaksi.
Seperti yang anda bayangkan, pemasangan gambar ini bukanlah tugas yang mudah. Seperti yang dijelaskan oleh Dan Magee, dari University of California, Santa Cruz, ketua pemprosesan data pasukan:
"Matlamat kami adalah mengumpulkan semua pendedahan selama 16 tahun menjadi imej warisan. Sebelumnya, kebanyakan pendedahan ini tidak disatukan secara konsisten yang dapat digunakan oleh mana-mana penyelidik. Ahli astronomi dapat memilih data di Legacy Field yang mereka inginkan dan bekerja dengannya segera, berbanding dengan harus melakukan pengurangan data dalam jumlah besar sebelum melakukan analisis ilmiah. "
Walaupun merupakan gambar galaksi yang paling terperinci dan luas yang pernah diambil, gambar baru ini hanyalah gambar pertama dalam rangkaian gambar Hubble Legacy Field. Pasukan ini sedang mengerjakan satu set gambar yang berjumlah lebih dari 5,200 pendedahan Hubble, dari kawasan langit yang lain. Ke depan, para astronom berharap dapat memperluas julat panjang pelbagai gelombang dalam gambar lama untuk memasukkan lebih banyak data
Ini akan merangkumi pemerhatian panjang gelombang IR dan sinar-X tenaga tinggi dari dua Observatorium Besar NASA yang lain - Teleskop Angkasa Spitzer dan Balai Cerap sinar-X Chandra. Sebagai ahli pasukan Rychard Bouwens dari Universiti Leiden di Belanda mengatakan dalam siaran akhbar ESA:
"Salah satu aspek menarik dari gambar baru ini ialah sebilangan besar saluran warna sensitif yang kini tersedia untuk melihat galaksi yang jauh, terutama di bahagian ultraviolet spektrum. Dengan gambar pada frekuensi begitu banyak, kita dapat membedah cahaya dari galaksi menjadi sumbangan bintang tua dan muda, serta nukleus galaksi aktif. "
Sementara itu, tidak ada gambar Alam Semesta yang diharapkan dapat melampaui gambar Hubble Legacy Field sehingga teleskop ruang angkasa generasi berikutnya dilancarkan. Ini termasuk Teleskop Angkasa James Webb (JWST) dan Teleskop Angkasa Inframerah Lebar (WFIRST), keduanya mempunyai instrumen yang menawarkan resolusi dan kepekaan yang lebih baik Hubble dan dengan itu membolehkan tinjauan lebih mendalam.
Sebilangan besar galaksi dalam gambar Legacy Field juga merupakan sasaran utama untuk teleskop masa depan. Seperti yang dinyatakan oleh Illingworth dalam siaran akhbar HubbleSite:
"Kami telah mengumpulkan mozek ini sebagai alat untuk digunakan oleh kami dan oleh ahli astronomi lain. Harapannya adalah bahawa tinjauan ini akan membawa kepada pemahaman yang lebih koheren, mendalam dan lebih mendalam mengenai evolusi alam semesta pada tahun-tahun mendatang ... Ini benar-benar akan menentukan tahap untuk Teleskop Penyiasatan Inframerah Wide-Field yang dirancang NASA (WFIRST). Medan Warisan adalah pencari jalan untuk WFIRST, yang akan menangkap gambar yang 100 kali lebih besar daripada foto Hubble biasa. Dalam pemerhatian bernilai tiga minggu oleh WFIRST, ahli astronomi akan dapat mengumpulkan medan yang jauh lebih dalam dan lebih dari dua kali lebih besar daripada Medan Warisan Hubble. "
Di samping itu, keupayaan pengimejan JWST dalam jalur IR (yang berada di luar had Hubble atau Spitzer) akan membolehkan ahli astronomi menyelidiki lebih jauh gambar Legacy Field untuk mendedahkan lebih banyak lagi mengenai bagaimana galaksi bayi tumbuh. Gambar (bersama dengan pendedahan individu yang membuatnya) boleh didapati melalui Arkib Mikulski untuk Teleskop Angkasa (MAST).
