Campo Profundo de Hubble
El Campo Profundo de Hubble es una imagen de una pequeña región de la constelación de la Osa Mayor basada en los resultados de una serie de observaciones con el Telescopio Espacial Hubble. Cubre un área de 144 segundos de arco de diámetro, equivalente al tamaño angular de una pelota de tenis a una distancia de cien (100) metros. La imagen fue compuesta a partir de 342 exposiciones diferentes del Telescopio Espacial Hubble durante diez días consecutivos, entre el 18 y el 28 de diciembre de 1995.
El campo es tan pequeño que solo se destacan unas pocas pequeñas estrellas de la Vía Láctea. Por ello, la mayoría de los 3000 objetos en la imagen son galaxias, algunas de las cuales están entre las más jóvenes y más distantes que se conocen. Al revelar un número tan grande de galaxias muy jóvenes, el HDF (siglas del campo profundo en inglés), se ha convertido en una imagen de referencia en el estudio del principio del universo, y ha sido la fuente de unos 400 artículos científicos desde su creación.
Tres años después de dichas observaciones se tomó una imagen de una región del hemisferio sur de forma similar (Campo Profundo Sur de Hubble). Las similitudes entre las dos regiones reforzaron la idea de que el universo es uniforme si se estudia en gran escala, y que la Tierra ocupa una región típica en el universo. En 2004 se obtuvo una imagen más profunda (Campo Ultra Profundo de Hubble), a partir de imágenes tomadas durante once días de observaciones.
Uno de los objetivos principales de los astrónomos que diseñaron el Telescopio espacial Hubble era usar su alta resolución óptica para estudiar galaxias distantes con un nivel de detalle que no era posible desde el suelo. Posicionado encima de la atmósfera, el Hubble pudo tomar imágenes más sensibles a la luz visible y ultravioleta que las que pueden obtenerse con telescopios terrestres. Aunque el espejo del telescopio sufrió de una aberración esférica (defecto de los espejos y las lentes en los que los rayos de luz que inciden paralelamente al eje óptico, son llevados a un eje diferente que los rayos próximos del mismo), cuando el telescopio fue lanzado en 1990, pudo seguir siendo usado para tomar unas imágenes de galaxias más distantes de las que habían sido conseguidas anteriormente. Como la luz tarda miles de millones de años hasta llegar a la Tierra de galaxias muy distantes, nosotros las vemos como eran miles de millones de años atrás, de esta manera, extendiendo el alcance de las investigaciones.
El campo seleccionado para las observaciones necesitaba cumplir con varios criterios. Tenía que estar en una alta latitud galáctica, para evitar el plano de la Vía Galática que contiene materia y polvo interestelar que oscurece la visión. También debía evitar fuentes de luz visible conocidas (como las estrellas de fondo) y emisiones infrarrojas, ultravioletas y de rayos X para facilitar posteriores estudios de los objetos que se encuentran en el campo profundo en muchas longitudes de onda.
Estos criterios redujeron considerablemente el campo de búsqueda. Se decidió que el objetivo debía estar en las zonas de visión continua del Hubble, es decir, las áreas del cielo que no son ocultadas por la Tierra ni la Luna durante la órbita del satélite. El grupo de trabajo decidió concentrarse en la zona norte de la zona de visión del Hubble, para que los telescopios de dicho hemisferio (como el Keck, por ejemplo), pudieran continuar posteriormente con dichas observaciones.
Las imágenes revelaron un campo repleto de galaxias apenas perceptibles. Se pudieron observar más de 3000 galaxias distantes con formas irregulares y en espiral. Algunas de ellas solo ocupan unos pocos píxeles de ancho de las imágenes. En total la imagen contiene menos de diez estrellas galácticas cercanas, la gran mayoría de los objetos observados en el campo galáctico son distantes.
Tres años después de dichas observaciones se tomó una imagen de una región del hemisferio sur de forma similar (Campo Profundo Sur de Hubble). Las similitudes entre las dos regiones reforzaron la idea de que el universo es uniforme si se estudia en gran escala, y que la Tierra ocupa una región típica en el universo. En 2004 se obtuvo una imagen más profunda (Campo Ultra Profundo de Hubble), a partir de imágenes tomadas durante once días de observaciones.
Uno de los objetivos principales de los astrónomos que diseñaron el Telescopio espacial Hubble era usar su alta resolución óptica para estudiar galaxias distantes con un nivel de detalle que no era posible desde el suelo. Posicionado encima de la atmósfera, el Hubble pudo tomar imágenes más sensibles a la luz visible y ultravioleta que las que pueden obtenerse con telescopios terrestres. Aunque el espejo del telescopio sufrió de una aberración esférica (defecto de los espejos y las lentes en los que los rayos de luz que inciden paralelamente al eje óptico, son llevados a un eje diferente que los rayos próximos del mismo), cuando el telescopio fue lanzado en 1990, pudo seguir siendo usado para tomar unas imágenes de galaxias más distantes de las que habían sido conseguidas anteriormente. Como la luz tarda miles de millones de años hasta llegar a la Tierra de galaxias muy distantes, nosotros las vemos como eran miles de millones de años atrás, de esta manera, extendiendo el alcance de las investigaciones.
El campo seleccionado para las observaciones necesitaba cumplir con varios criterios. Tenía que estar en una alta latitud galáctica, para evitar el plano de la Vía Galática que contiene materia y polvo interestelar que oscurece la visión. También debía evitar fuentes de luz visible conocidas (como las estrellas de fondo) y emisiones infrarrojas, ultravioletas y de rayos X para facilitar posteriores estudios de los objetos que se encuentran en el campo profundo en muchas longitudes de onda.
Estos criterios redujeron considerablemente el campo de búsqueda. Se decidió que el objetivo debía estar en las zonas de visión continua del Hubble, es decir, las áreas del cielo que no son ocultadas por la Tierra ni la Luna durante la órbita del satélite. El grupo de trabajo decidió concentrarse en la zona norte de la zona de visión del Hubble, para que los telescopios de dicho hemisferio (como el Keck, por ejemplo), pudieran continuar posteriormente con dichas observaciones.
Las imágenes revelaron un campo repleto de galaxias apenas perceptibles. Se pudieron observar más de 3000 galaxias distantes con formas irregulares y en espiral. Algunas de ellas solo ocupan unos pocos píxeles de ancho de las imágenes. En total la imagen contiene menos de diez estrellas galácticas cercanas, la gran mayoría de los objetos observados en el campo galáctico son distantes.
La información obtenida con dicho estudio ofrece material muy rico para ser analizado por los cosmólogos, y hasta 2005 se han escrito alrededor de 400 artículos científicos sobre el Campo Profundo de Hubble en la literatura sobre astronomía. Uno de los descubrimientos más importantes es el alto número de galaxias con valores corridos al rojo.
A medida que el universo se expande más objetos se alejan de la Tierra a grandes velocidades (flujo de Hubble). La luz proveniente de las galaxias más distantes está afectada por el corrimiento Dopler, como consecuencia, la radiación que se recibe de ellas es roja. Si bien se conocçian quasares (fuente astronómica de energía electromagnética) con corrimiento al rojo, antes del estudio de HDF se conocían muy pocas galaxias con corrimiento al rojo.
Entre las galaxias observadas una considerable proporión son irregulares o perturbadas. Esta proporción es mayor a la del universo local, ya que las colisiones y mezclas de galaxias eran más comunes en el universo cuando éste era más joven que en la actualidad.
La salud de las galaxias durante los diferentes estadios de la evolución permite que los astrónomos estimaran la variación de la tasa de formación de estrellas con respecto al tiempo de existencia del universo. Otro resultado importante fue el pequeño número de estrellas cercanas. Durante años los astrónomos se han preguntado acerca de la naturaleza de la llamada materia oscura, masa que parece indetectable, pero que, según las observaciones, es de alrededor del 90% de todo el universo. Una teoría postula que la materia oscura podría estar compuesta de objetos astrofísicos masivamente compactos, objetos tales como, por ejemplo, las enanas rojas y planetas en las regiones más externas de las galaxias, aunque las investigaciones con el HDF no lo han confirmado.
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