Le Hubble Ultra Deep Field dans l'infrarouge

Après avoir produit le "Hubble Deep Field" en 1995 et, deux ans plus tard une vue similaire pour le ciel austral, le "Hubble Deep Field South", le télescope spatial Hubble Space, en décembre 2009, a réalisé, dans l'infrarouge, l'image la plus lointaine de l'Univers. Les objets les plus faibles et les plus rouges de l'image sont des galaxies qui se sont formées 600 millions d'années seulement après le Big Bang. L'image permet également de comprendre comment les galaxies ont crû aux cours de ces années de formation, dans l'Univers primitif. Le champ de la prise de vue est infime et se trouve dans la constellation australe du Fourneau

le Hubble Ultra Deep Field dans l'infrarouge (décembre 2009). site 'Amateur Astronomy' sur la base d'une image NASA/ESA/S. Wyithe (University of Melbourne), H. Yan (Ohio State University), R. Windhorst (Arizona State University), et S. Mao (Jodrell Bank Center for Astrophysics, and National Astronomical Observatories of China)

Le télescope Hubble, en 2004, avait déjà, dans la même région, pris le "Hubble Ultra Deep Field" ou HUDF en lumière visible. La caméra Wide Fielde Camera 3 (WFC3) qui a permis cette image, travaille dans le proche-infrarouge et peut donc observer plus loin dans le temps: la lumière des galaxies les plus lointaines, du fait de l'expansion de l'Univers, est déviée de l'ultraviolet et du visible dans les longueurs d'onde du proche-infrarouge du spectre. Les couleurs de cette image ont été attribuées aux longueurs d'onde du court, moyen et long proche-infrarouge (bleu pour 1,05 microns, vert pour 1,25 et rouge pour 1,6). Cela donne, finalement, des couleurs "naturelles": les objets bleus semblent bleu et les rouges rouge. Les objets les plus faibles atteints par cette vue sont un milliard de fois plus faible que les plus faibles étoiles vues à l'oeil nu. Le prochain télescope spatial James Webb, le "James Webb Space Telescope" ou JWST, le successeur du Hubble, pourra atteindre, dans l'infrarouge, des régions encore plus lointaines de l'Univers. Il doit être lancé en 2014. De nombreuses galaxies faibles n'apparaissent dans le champ que parce qu'elles subissent un effet de lentille gravitationnelle fort de la part d'objets de l'avant-plan. 20 à 30% de ces galaxies qui se situent à un redshift de z~8 ou plus semblent ainsi proches de galaxies du premier plan

La Wide Field Camera 3 du télescope Hubble, quelques mois seulement après que celle-ci ait été installée par la dernière mission d'entretien de mai 2009 par la navette spatiale, a découvert le plus lointain objet de l'Univers. La découverte a ensuite été confirmée par plus d'un an d'observations détaillées et d'analyses puis identifiée dans le champ du Hubble Ultra Deep Field-Infrared. Il s'agit de la plus lointaine galaxie à ce jour, d'1/100ème la taille de notre Galaxie; elle contient des étoiles bleues, chaudes et elle existe donc à 13,2 milliards d'années-lumière soit seulement 480 millions d'années après que le Big Bang se fut produit. La proto-galaxie n'est visible quand dans les plus longues longueurs d'onde infrarouges et n'apparaît que comme une faible tache. On pense qu'elle a un âge de 100 à 200 millions d'années et qu'elle s'est alors formée de gaz piégé dans une poche de matière noire

la galaxie UDFj-39546284, la galaxie la plus lointaine jamais observée; le champ général de la découverte est à gauche (il se trouve à droite de l'image plus haut sur cette page) et deux vues de la galaxie sont à droite. image site 'Amateur Astronomy' sur la base d'une image NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (University of California, Santa Cruz, and Leiden University), et l'équipe HUDF09

Une image composite du Ultra Deep Field a été réalisé en juin 2011 par la combinaision de deux images, l'une du télescope Chandra, un télescope dans les rayons X et l'autre, celle du télescope spatial Hubble. Elle mêle trois longeurs d'onde, les rayons X, le visible et l'infrarouge. On appelle l'image (ci-dessous) le "Chandra Deep Field South" ou "CDFS" ("champ profond Sud Chandra"). Cette image, par ailleurs, ne constitue qu'une petite section du CDFS, les sources Chandra étant en bleu, les données optiques du Hubble en vert et bleu et les données Hubble infrarouge en rouge et vert. Le télescope Chandra avait également, auparavant, réalisé un "Chandra Deep Field North", un champ profond réalisé sur une autre partie du ciel

une partie du Chandra Deep Field South, ou CDFS (juin 2011). image site 'Amateur Astronomy' sur la base d'une image NASA/CXC/U.Hawaii/E.Treister et al (rayons X), NASA/STScI/UC Santa Cruz/G.Illingworth et al (infrarouge), NASA/STScI/S.Beckwith et al (visible)

En 2012, le télescope Hubble a augmenté encore sa vision des plus lointaines galaxies en prenant le "eXtreme Deep Field" ("champ profond extrême", XDF), l'image d'une petite région de la constellation australe du Fourneau; l'image a été créée à partir des données Hubble pendant 10 ans, ce qui en fait l'image la plus lointaine jamais réalisée de l'Univers. Elle recouvre à peu près la même région que les images précédentes. Le XDF révèle des galaxies jusqu'il y a 13,2 milliards d'années et ce champ, de plus, servira au futur grand télescope spatial de la NASA, le Webb Telescope, qui travaillera dans l'infrarouge, comme champ où celui-ci recherchera des galaxies encore plus anciennes

le "eXtreme Deep Field" (XDF) du télescope Hubble (octobre 2012). site 'Amateur Astronomy' à partir d'une image NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team

Fin 2012, la campagne Hubble Ultra Deep Field (HUDF) 2012 (ou UDF12) a permis de repérer une population de sept galaxies lointaines passées jusque là inaperçue, lesquelles remontent à une période aussi lointaine qu'entre 350 et 600 millions d'années après le Big Bang. Ce sont, jusqu'à présent, les objets les plus lointains observés avec le télescope spatial Hubble. Ces galaxies ont été découvertes dans un champ stellaire qui est étudié intensivement, le Ultra Deep Field ou UDF. On observe l'Univers lointain dans le proche infrarouge puisque l'expansion de l'Univers étend la lumière ultraviolette et visible des galaxies de ces époques dans l'infrarouge, un phénomène qu'on appelle le "redshift". Aussi les galaxies observées datent-elles des débuts de l'époque de la ré-ionisation, quand les premiers objets de l'Univers ont rendu celui-ci transparent à la lumière, permettant aux astronomes d'accéder à ces époques aussi lointaines. La galaxie la plus lointaine observée a un redshift de 11,9

campagne Ultra Deep Field (HUDF) 2012 (ou UDF12) du télescope spatial Hubble (fin 2012); l'image correspond aux trois-quarts inférieurs droit de l'image précédente (mais elle est inversée). site 'Amateur Astronomy' à partir d'une image NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), et l'UDF 2012 Team

En 2014, le télescope Hubble a augmenté cette étude: le "Ultraviolet Coverage of the Hubble Ultra Deep Field" s'étend de l'ultraviolet au proche infrarouge, s'approchant à queles centaines de millions d' années du Big Bang et permettant l'étude de la formation des étoiles dans des galaxies situées entre 5 et 10 millions d'années-lumière. Un champ encore plus faible, dans le cadre du Hubble Frontier Fields, a été observé par Hubble en 2015 via la lentille gravitationnelle de trois amas de galaxies; il montre des galaxies situées à 600 millions d'années après le Big Bang et sont sans doute les galaxies de première génération de l'Univers ainsi que les plus faibles encore jamais observées. Le projet conjoint entre les télescopes spatiaux Spitzer, Hubble et Chandra de la NASA -le "Frontier Fields project"- a permis d'observer des objets de très petite taille et très faibles dont beaucoup se sont avérés être les galaxies les plus lointaines jamais observées (la galaxie la plus lointaine se trouvant à 13,4 milliards d'années-lumière). Le "Ultraviolet Coverage of the Hubble Ultra Deep Field" a été suivi par les les champs de données multi-longueurs d'onde du CANDELS-Deep ("Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey", champs qui eux-mêmes se trouvent dans la partie centrale des champs GOODS ("Great Observatories Origins Deep Survey"). Le "Hubble Deep UV (HDUV) Legacy Survey", dans l'ultraviolet, comprend 12000 galaxies formant des étoiles, qui se trouvent dans une partie de la constellation du Fourneau (le "GOODS-South field") et qui comble le manque qui existe entre les galaxies très distantes (observables seulement dans l'infrarouge) et les galaxies plus proches (observable dans différentes longueurs d'onde). Pour la première image d'une série dite Hubble Legacy Field, une mosaïque montre 265000 galaxies d'entre aujourd'hui jusqu'à 500 millions d'années après le Big Bang. Ce champ contient 30 fois plus de galaxies que les images précédentes de champ profond

le "Ultraviolet Coverage of the Hubble Ultra Deep Field" de 2014 s'étend de l'ultraviolet au proche infrarouge. site 'Amateur Astronomy' sur la base d'une image NASA