Même après près de trois décennies de bons et loyaux services, le télescope spatial Hubble continue de fonctionner et fournit des images à couper le souffle du cosmos. En tant que l'un des grands observatoires de la NASA, ses observations de galaxies lointaines, d'exoplanètes et de l'expansion de l'Univers ont eu un impact révolutionnaire sur l'astronomie, l'astrophysique et la cosmologie.
La dernière contribution de Hubble se présente sous la forme d'une image en mosaïque du ciel profond qui a été construite à l'aide de 16 années d'observations. Connue sous le nom de «Hubble Legacy Field», cette mosaïque est décrite comme le «livre d'histoire» le plus vaste et le plus complet des galaxies. Tout compte fait, il contient environ 265 000 galaxies qui remontent à seulement 500 millions d'années après le Big Bang.
Près de 7 500 expositions individuelles ont été consacrées à la création du Hubble Legacy Field, offrant un large portrait de l'Univers lointain qui remonte aux premiers temps visibles. Ce faisant, l'image montre comment les galaxies ont changé au fil du temps, se développant par le biais de fusions pour devenir les galaxies géantes que nous voyons dans le Space Magazine. Cela signifie effectivement que 13,3 milliards d'années d'évolution cosmique ont été relatées dans cette seule image.
Cette entreprise ambitieuse comprend le travail collectif de 31 programmes Hubble par différentes équipes d'astronomes. Il a également incorporé des observations prises par plusieurs levés en champ profond de Hubble. Il s'agit notamment du Hubble Deep Field en 1995, du Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) de 2003, du Hubble Ultra Deep Field de 2004 et du eXtreme Deep Field (XDF) de 2012, qui est la vue la plus profonde de l'Univers à ce jour. .
En tant que Garth Illingworth, professeur émérite à l'UCSC et chef de l'équipe qui a réuni le
«Maintenant que nous sommes allés plus loin que dans les enquêtes précédentes, nous récoltons beaucoup plus de galaxies éloignées dans le plus grand ensemble de données de ce type jamais produit. Aucune image ne dépassera celle-ci avant le lancement de futurs télescopes spatiaux comme James Webb. »
En plus de montrer des galaxies dans la lumière visible, la gamme de longueurs d'onde s'étend de l'ultraviolet à la partie proche infrarouge du spectre. C'est la clé de l'astronomie et de la cosmologie modernes, car elle permet de rendre apparentes les principales caractéristiques de l'assemblage des galaxies. Un bon exemple est
"De telles mesures à haute résolution exquises des nombreuses galaxies de ce catalogue permettent une large gamme d'études extragalactiques", a déclaré la chercheuse principale du catalogue, Katherine Whitaker de l'Université du Connecticut, à Storrs. «Souvent, ces types de levés ont donné lieu à des découvertes imprévues qui ont eu le plus grand impact sur notre compréhension de l'évolution des galaxies.»
Il y a environ un siècle, Edwin Hubble (pour qui le HST est nommé) a décrit les galaxies comme les «marqueurs de l'espace». À l'époque, il observait des galaxies lointaines et a noté comment la lumière provenant de la majorité d'entre elles était déplacée vers l'extrémité rouge du spectre - alias. «Redshifted», ce qui indique que les objets astronomiques s'éloignent de nous.
Ces observations ont confirmé une prédiction faite par la théorie de la relativité générale d'Einstein - que l'Univers était soit dans un état d'expansion ou de contraction. Des études ultérieures ont utilisé des galaxies pour mesurer le taux d'expansion cosmique (connu sous le nom de constante de Hubble), qui a également fourni des indices sur la physique sous-jacente du cosmos, quand les éléments chimiques sont originaires et comment notre système solaire et notre vie sont finalement apparus.
Cette vue plus large est particulièrement utile à cet égard car elle contient environ 30 fois plus de galaxies que les champs profonds précédents. Le Legacy Field a également révélé plusieurs objets inhabituels, dont beaucoup sont les restes de collisions et de fusions qui ont eu lieu au début de l'Univers - ce que l'on appelle des «épaves de train» galactiques.
Comme vous pouvez l'imaginer, assembler cette image n'a pas été une tâche facile. Comme l'explique Dan Magee, de l'Université de Californie à Santa Cruz, responsable du traitement des données de l'équipe:
«Notre objectif était de rassembler les 16 années d'expositions en une image héritée. Auparavant, la plupart de ces expositions n'avaient pas été rassemblées d'une manière cohérente qui puisse être utilisée par n'importe quel chercheur. Les astronomes peuvent sélectionner les données dans le champ hérité qu'ils souhaitent et travailler immédiatement avec eux, au lieu d'avoir à effectuer une énorme réduction de données avant d'effectuer une analyse scientifique. »
Bien qu'elle soit l'image la plus détaillée et la plus étendue de galaxies jamais prise, cette nouvelle image n'est que la première d'une série d'images Hubble Legacy Field. L'équipe travaille actuellement sur une autre série d'images, qui totalisent plus de 5 200 expositions Hubble, provenant d'une autre zone du ciel. Pour l'avenir, les astronomes espèrent élargir la gamme de longueurs d'onde multiples dans les images héritées pour inclure encore plus de données sur
Cela comprendra des observations infrarouges à plus grande longueur d'onde et des rayons X à haute énergie provenant de deux autres grands observatoires de la NASA - le Télescope spatial Spitzer et l'Observatoire de rayons X de Chandra. Comme l'a dit Rychard Bouwens, membre de l'équipe de l'Université de Leiden aux Pays-Bas, dans un communiqué de presse de l'ESA:
«Un aspect passionnant de ces nouvelles images est le grand nombre de canaux de couleurs sensibles maintenant disponibles pour visualiser les galaxies éloignées, en particulier dans la partie ultraviolette du spectre. Avec des images à autant de fréquences, nous pouvons disséquer la lumière des galaxies dans les contributions des étoiles anciennes et jeunes, ainsi que des noyaux galactiques actifs. »
Entre-temps, aucune image de l'Univers ne devrait surpasser les images Hubble Legacy Field avant le lancement des télescopes spatiaux de prochaine génération. Il s'agit notamment de la Télescope spatial James Webb (JWST) et le Télescope spatial infrarouge à large champ (WFIRST), qui ont tous deux des instruments qui offriront une résolution et une sensibilité améliorées par Hubble et ainsi permettre des enquêtes plus approfondies.
Le grand nombre de galaxies dans l'image de Legacy Field sont également des cibles de choix pour les futurs télescopes. Comme Illingworth l'a déclaré dans un communiqué de presse HubbleSite:
"Nous avons assemblé cette mosaïque comme un outil à utiliser par nous et par d'autres astronomes. On espère que cette enquête conduira à une compréhension encore plus cohérente, approfondie et plus approfondie de l’évolution de l’univers dans les années à venir ... Cela préparera vraiment le terrain pour le télescope de surveillance infrarouge à large champ (WFIRST) prévu par la NASA. Le Legacy Field est un explorateur pour WFIRST, qui capturera une image qui est 100 fois plus grande qu'une photo Hubble typique. En seulement trois semaines d'observations par WFIRST, les astronomes pourront assembler un champ beaucoup plus profond et plus de deux fois plus grand que le Hubble Legacy Field. »
De plus, les capacités d’imagerie du JWST dans la bande IR (qui dépassent les limites de Hubble ou Spitzer) permettra aux astronomes d'approfondir l'image du champ Legacy pour en savoir plus sur la croissance des galaxies infantiles. L'image (ainsi que les expositions individuelles qui ont contribué à sa réalisation) est disponible via les archives Mikulski pour les télescopes spatiaux (MAST).
