Les astronomes ont rassemblé le plus grand et le plus complet « livre d'histoire » des galaxies en une seule image, en utilisant 16 ans d'observations du télescope spatial Hubble de la NASA.

La mosaïque du ciel profond, créé à partir de près de 7, 500 expositions individuelles, offre un large portrait de l'univers lointain, contenant 265, 000 galaxies qui remontent à 13,3 milliards d'années jusqu'à seulement 500 millions d'années après le big bang. Les galaxies les plus faibles et les plus éloignées ne représentent qu'un dix milliardième de la luminosité de ce que l'œil humain peut voir. L'histoire de l'évolution de l'univers est également relatée dans cette vue unique. Le portrait montre comment les galaxies changent au fil du temps, se construisant pour devenir les galaxies géantes vues dans l'univers voisin.

Cette entreprise ambitieuse, appelé le Hubble Legacy Field, combine également les observations prises par plusieurs sondages Hubble en champ profond, y compris l'eXtreme Deep Field (XDF), la vue la plus profonde de l'univers. La gamme de longueurs d'onde s'étend de l'ultraviolet au proche infrarouge, capturer les principales caractéristiques de l'assemblage des galaxies au fil du temps.

"Maintenant que nous sommes allés plus loin que dans les enquêtes précédentes, nous récoltons beaucoup plus de galaxies lointaines dans le plus grand ensemble de données jamais produit par Hubble, " a déclaré Garth Illingworth de l'Université de Californie, Santa Cruz, chef de l'équipe qui a assemblé l'image. "Cette image contient l'histoire complète de la croissance des galaxies dans l'univers, de leur temps en tant que « nourrissons » à celui où ils sont devenus des « adultes » à part entière. »

Aucune image ne surpassera celle-ci jusqu'au lancement des futurs télescopes spatiaux. "Nous avons rassemblé cette mosaïque comme un outil à utiliser par nous et par d'autres astronomes, " Illingworth a ajouté. " On s'attend à ce que cette enquête conduise à une étude encore plus cohérente, une compréhension approfondie et plus approfondie de l'évolution de l'univers dans les années à venir."

L'image donne un énorme catalogue de galaxies lointaines. "Des mesures aussi exquises à haute résolution des nombreuses galaxies de ce catalogue permettent un large éventail d'études extragalactiques, " a déclaré Katherine Whitaker, chercheuse principale du catalogue de l'Université du Connecticut, à Storrs. "Souvent, ces types d'enquêtes ont donné des découvertes imprévues qui ont eu le plus grand impact sur notre compréhension de l'évolution des galaxies."

Les galaxies sont les "marqueurs de l'espace, " comme l'a décrit l'astronome Edwin Hubble il y a un siècle. Les galaxies permettent aux astronomes de retracer l'expansion de l'univers, offrir des indices sur la physique sous-jacente du cosmos, montrer quand les éléments chimiques sont apparus, et permettre les conditions qui ont finalement conduit à l'apparition de notre système solaire et de la vie.

Cette vue plus large contient environ 30 fois plus de galaxies que dans les champs profonds précédents. Le nouveau portrait, une mosaïque de plusieurs instantanés, couvre presque la largeur de la pleine lune. Le XDF, qui pénétrait plus profondément dans l'espace que cette vue plus large, se trouve dans cette région, mais il couvre moins d'un dixième du diamètre de la pleine Lune. The Legacy Field découvre également un zoo d'objets insolites. Beaucoup d'entre eux sont les restes des "épaves de train galactiques, " un temps dans l'univers primitif quand petit, les jeunes galaxies sont entrées en collision et ont fusionné avec d'autres galaxies.

Rassembler toutes les observations a été une tâche immense. L'image comprend le travail collectif de 31 programmes Hubble par différentes équipes d'astronomes. Hubble a passé plus de temps sur cette petite zone que sur toute autre région du ciel, totalisant plus de 250 jours, représentant près des trois quarts d'un an.

"Notre objectif était d'assembler les 16 années d'expositions en une image héritée, " a expliqué Dan Magee, de l'Université de Californie, Santa Cruz, le responsable informatique de l'équipe. "Précédemment, la plupart de ces expositions n'avaient pas été rassemblées d'une manière cohérente pouvant être utilisée par n'importe quel chercheur. Les astronomes peuvent sélectionner les données dans le champ hérité qu'ils souhaitent et les utiliser immédiatement, au lieu d'avoir à effectuer une énorme quantité de réduction de données avant de procéder à une analyse scientifique."

L'image, ainsi que les expositions individuelles qui composent la nouvelle vue, est disponible pour la communauté astronomique mondiale par le biais des archives Mikulski pour les télescopes spatiaux (MAST). MÂT, une base de données en ligne de données astronomiques de Hubble et d'autres missions de la NASA, est situé au Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland.

Le télescope spatial Hubble a parcouru un long chemin en prélevant des "échantillons de carottes" de plus en plus profonds de l'univers lointain. Après le lancement de Hubble en 1990, les astronomes se sont demandé s'il valait la peine de passer une partie du temps du télescope à partir en "expédition de pêche" pour prendre une très longue exposition d'un petit, morceau de ciel apparemment vide. L'image résultante de Hubble Deep Field en 1995 a capturé plusieurs milliers de galaxies invisibles en un seul pointage. L'effort audacieux était une démonstration historique et une preuve de concept déterminante qui a préparé le terrain pour les futures images en champ profond. En 2002, La caméra avancée de Hubble pour les sondages est allée encore plus loin pour en découvrir 10, 000 galaxies en un seul instantané. Les astronomes ont utilisé des expositions prises par la caméra à champ large 3 (WFC3) de Hubble, installé en 2009, pour assembler l'instantané eXtreme Deep Field en 2012. Contrairement aux caméras Hubble précédentes, le WFC3 du télescope couvre une gamme de longueurs d'onde plus large, de l'ultraviolet au proche infrarouge.

Cette nouvelle mosaïque d'images est la première d'une série d'images Hubble Legacy Field. L'équipe travaille sur une deuxième série d'images, totalisant plus de 5, 200 poses Hubble, dans une autre zone du ciel. À l'avenir, les astronomes espèrent élargir la gamme de longueurs d'onde multiples dans les images héritées pour inclure des données infrarouges de longueur d'onde plus longue et des observations de rayons X à haute énergie de deux autres grands observatoires de la NASA, le télescope spatial Spitzer et l'observatoire à rayons X Chandra.

Le grand nombre de galaxies dans l'image de Legacy Field sont également des cibles de choix pour les futurs télescopes. "Cela va vraiment préparer le terrain pour le télescope d'enquête infrarouge à champ large (WFIRST) de la NASA, " a déclaré Illingworth. " The Legacy Field est un éclaireur pour WFIRST, qui capture une image 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 champ Hubble Legacy."