Hubble Ultra Deep Field ehk HUDF on sügavkaader väikesest taevapiirkonnast kosmosest Fornaxi tähtkuju suunas. See pilt on mõeldud näitama üliväikeses vaateväljas olevaid äärmiselt nõrku ja kaugeid galaktikaid, andes vaatlusi universumi varajaste etappide kohta.

Pildi jäädvustamiseks kasutati Hubble’i kosmoseteleskoopi 24. septembrist 2003 kuni 16. jaanuarini 2004 — kokku rohkem kui kolm kuud. Kokku tehti 800 üksikupvõtet, mis hajutati umbes 400 Hubble’i ümber Maa tiirlemise ajale. Erinevate instrumentide panus oli järgmine: ACSI (Advanced Camera for Surveys) jaoks kogunes umbes 11,3 päeva andmevõtteid ja NICMOSi (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) jaoks umbes 4,5 päeva.

HUDF on erakordselt sügav: sellel on nähtav umbes 10 000 galaktikat, sh väga nõrgad ja kauged objektid, mis annavad pilgu universumi varajastesse staadiumitesse. Pildil nähtav universum vastab ligikaudu olukorrale umbes 13 miljardit aastat tagasi, kui universum oli vaid umbes 800 miljonit aastat vana — see tähendab, et mõnede leitud galaktikate valgus on teekonnal kosmosesse olnud peaaegu kogu universumi vanuse.

Valitud vaateväli asub Orionist edelas, lõunapoolkera tähtkujus Fornax; selle keskkordse koordinaadid on parempoolne tõus 3h 32m 40.0s ja deklinatsioon -27° 47' 29" (J2000). Kujutis hõlmab originaaltekstis nimetatud pindala ning on nähtavuna väga väike — näiteks väiksem kui 1 × 1 millimeetri suurune ruut, mida hoitakse 1 meetri kaugusel — ehk vaid murdosa kogu taeva pindalast. Välja keskme lähedal asuv tähis on USNO-A2.0 0600-01400432, mille näiline heledus on 18,95.

Miks HUDF on oluline

  • Galaktikate varajane areng: HUDF võimaldas uurida, kuidas varajased galaktikad välja nägid ja kuidas nad kasvasid — paljud esimesed leitud objektid olid väikesed, klompunud ja intensiivse tähetekke allikad.
  • Reionisatsiooni uurimine: sügavad Hubble’i vaatlused aitasid piiritleda ajavahemikku, mil universum läks ühest tolmuse, neutraalse oleku faasist taas ioniseeritud olekusse (reionisatsioon), ning leida kandidaate väga suure punanihedusega galaktikate hulgas.
  • Fotomeetrilised punaniheduse hinnangud: mitmes eri lainepikkuse filtris tehtud pildid võimaldavad määrata galaktikate punanihete (redshift) hinnangulisi väärtusi, mis omakorda annavad vanuse- ja kaugusehinnanguid.
  • Võrdlus maapealsete vaatlustega: kuigi paljusid HUDF-is leitud nõrku sihtmärke saab maapealsete teleskoopidega vaadelda ka infrapunasel lainepikkusel, on Hubble ainulaadne selles, et ta suudab neid väga nõrku ja kaugemaid objekte vaadelda nähtaval (optilisel) lainepikkusel ilma atmosfäärist põhjustatud hägususeta.

Tehnika ja meetodid

HUDF oli kombinatsioon tuhandetest lühikestest ekspositsioonidest, mis hiljem kombineeriti, et tõsta signaali ja tuua välja väga nõrgad objektid. Pildi sügavus saavutati tänu pikaaegsele vaatlusajale, rangetele kalibreerimistele ja piltide kombineerimisele, mis eemaldavad kosmilised kiired ja teised häired. Erinevad filtrid katavad optilise ja lähisinfrapuna spektriosa, mis annab võimaluse eristada objekti varasemaid ja hilisemaid staadiume ning mõõta fotomeetrilisi punaniheteid.

Järglased ja tulevased vaatlusprogrammid

HUDF andis aluse mitmetele järgnevale sügavatele Hubble’i programmidel (nt HUDF09 ja HUDF12), kus kasutati uute instrumentide ja filtrite võimalusi (nagu Hubble’i WFC3/IR) ning leiti veelgi kaugemaid galaktikakandidaate. Need järgnevad vaatlused on aidanud tõsta huvi ja ettevalmistusi tulevaste ruumiteteleskoopide, näiteks James Webb’i teleskoobi (JWST), sügavate vaatlustööde jaoks.

HUDF on nii teaduslikult kui ka visuaalselt üks kõige mõjukamaid kosmosepilte — see on muutnud meie arusaama galaktikate tekkest ja universumi varajasest arengust ning andnud rikkaliku andmestiku lugematutele teadusartiklitele ja edasistele uuringutele.