銀河の夜明けを告げる ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド

Credit: R. Windhorst (ASU), H. Yan (SSC, Caltech), et al., ESA, NASA

画像の説明

いつ、銀河は形づくりましたか？ 　この光学空の映像で確認できるかすかな赤い染みは、たぶん今までに撮られた中で最も遠い銀河のファースト・クラスのメンバーでしょう。 　ハッブル宇宙望遠鏡に搭載してある調査の先進カメラで撮ったハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド（HUDF）の詳細な検査は、宇宙が現代のほんの数パーセントであったときの銀河を見つけて上の方に旋回して、宇宙を徹底調査するために距離と存在量を利用しました。 　分析は、銀河の発見されたクラスが、それらよりも大きい現代の銀河を形づくったに違いないこれらのさらに小さい小型銀河から構成されることを示します。 　現代の一部の大きい銀河が、このHUDF画像で多彩な前景を作っています。 　適当な小型銀河のファースト・クラスは、冷えたガスから熱いイオン化されたプラスマまで、宇宙での存続する通常の物質の多くを変えた光を発する精力的な星を含みました。

今日の宇宙画像は、ハッブル宇宙望遠鏡の撮った「初期に近い」宇宙の銀河銀河銀河です。 　ほぼ５ヵ月間で８００回、１００万秒の長い露出で得たデータの集大成です。 　このハッブル・データでは、宇宙が「誕生」してから８億年以内に「生まれた」古代の小型の銀河を１０００個近く見せています。 　中には、４億歳くらいで「誕生させた」銀河も隠れているようです。 　ビッグバンに手が届くところまでハッブルの威力が功を報しているといえそうですね。 　だいぶ長い関連説明になっていますが、これでも私の気持ちのホンの一部かも知れません。 　2004年11月6日　t.sasaki

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HUDF: Dawn of the Galaxies

Credit: R. Windhorst (ASU), H. Yan (SSC, Caltech), et al., ESA, NASA

Explanation

When did galaxies form? Faint red smudges identified on the deepest optical sky image ever taken may well be members of the first class of galaxies. Detailed inspection of the Hubble Ultra Deep Field (HUDF), taken by the Advanced Camera for Surveys on the Hubble Space Telescope, found the galaxies, circled above, and used their distance and abundance to probe the universe when it was only a few percent of its present age. Analyses indicate that the discovered class of galaxies is exclusively composed of these smaller dwarf galaxies from which larger modern galaxies must have formed. Some large modern galaxies make a colorful foreground to the above HUDF. The first class of dwarf galaxies likely contained energetic stars emitting light that transformed much of the remaining normal matter in the universe from a cold gas to a hot ionized plasma.

項目	宇宙論他
主題	宇宙論、天文台

　３Ｄ立体画像の付録です。交差法で立体的に見るには、左右の画像の中間(画像下の真ん中の黒点の上)に両目の焦点を合わせます。いわゆる、寄り目にします。平行法で立体的に見るには、左右のそれぞれの画像の下にある黒点の上の真ん中あたりに視線を持っていきます。このときには、両方の画像が、ぼんやりと見えるように画面をつき抜いてその先に焦点を当てるつもりで見ます。ほとんどを交差法にしています。平行法で見たい方は、画像をコピーして左右の画像を入れ替えてください。２００２年４月３０日ページに立体視の方法について掲載しています。

この赤外線画像の眺めは、昔々に存在した遥かに遠い銀河を明らかにします。 　ＮＡＳＡのハッブル宇宙望遠鏡の近い赤外線カメラと多数天体分光計で撮った画像は、ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド調査で宇宙の中でもこれまでに最も遠くて深い肖像の一部です。 　この銀河で散りばめられた眺めは、何十億光年も横断して妨げる宇宙の「深い」中核のサンプルを表します。 　この赤外線画像は、ハッブルの調査の先進カメラの可視光で撮った同じフィールドのスナップショットと比較して、微かなより遠くの眺めを提供しています。 　天文学者は、可視光で見ることができない非常に遠い銀河を見つけるために、ハッブルの近い赤外線カメラを利用しました。 　遠く離れた銀河からの光は、宇宙の膨張による可視の赤外線の波長から目に見えない赤外線の波長まで伸ばされました。 　一部の光が、銀河間の水素によって吸収されました。
	Credit: NASA, ESA, and R. Thompson (Univ. Arizona)
天文学者は、ビッグバンの後に4億年の間にたぶん存在したいくつかの最も遠いと知られている銀河を見つけることによって、豊富な宇宙鉱脈を掘り当てるのを望んでいます。 　それらを見つけるために、天文学者は赤外線と可視光画像を組み合わせるにちがいありません。 　最も遠い銀河は、赤外線の画像の中に現れるだけです。 　もし発見されるならば、宇宙が現在の年齢の2から5パーセントだけであったときのこれらの記録破りの銀河が、宇宙における銀河の出現の手掛かりを提供するかもしれません。 　ウルトラ・ディープ・フィールド観測は、宇宙の狭くて遠い眺めを代表します。ウルトラ・ディープ・フィールドを凝視することは、2メートルを越す長さの極細のストローを通して見渡すことと同じといえるでしょう。 　地上をベースとする写真では、銀河がある空の区画は、ちょうど満月の月の直径の10分の1という大規模な空です。星座炉座にある領域は、天の川銀河の範囲内の少数の星だけが画像で見ることができるほど、「隙間」のあるような空です。 　この合成画像は、近い赤外線カメラと先進のカメラで撮った露出から組み立てられました。天文学者は、遠方の銀河の色をよりよく識別するために、先進のカメラの可視光観測を画像に取り込みました。 　近い赤外線カメラ観測は、2003年9月3日から11月27日まで行われました。

	銀河の乱闘。渦状銀河による接近衝突。銀河の青い束。 　ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールドにおける銀河のこれらの接写スナップショットは、銀河の活力のドラマを明らかにします。 　ほとんど、これらのパネルは、銀河の隣人とボクシング試合で交戦し姿かたちを変えてしまった銀河を示します。 　上部左のパネルでは、ちょうど中央の下の3つの銀河が戦いに巻き込まれて、衝突で残忍な姿に変形しました。 　上部中央のパネルは、異様に形づくられた銀河系外星雲を払いのけている真横向き渦状銀河を明らかにします。 　下の右のパネルでは、接近衝突で相互作用によって細かく切られ銀河の間で散らされました。
Credit: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) , HUDF
これらの変わり者銀河は、宇宙が今よりももっと若くてとても混沌としていた時代を年代順に記録しています。順序と構造が、ちょうど明らかになり始めました。 　全ての銀河が、銀河の騒乱に引き込まれるというわけではありません。 　ウルトラ・ディープ・フィールドで最も近い銀河のうちの1つで、堂々とした渦状銀河が上の右のパネルの中にあります。この銀河は、およそ10億年前存在しました。そのとき、宇宙は130億才でした。 　上の左と下の左のパネルに見えている赤い点は、最も遠くて最も小さくて最も赤い銀河として知られていて、たぶん宇宙が8億歳であったときに存在していたのかもしれません。 　これらのパネルの中の銀河は、ウルトラ・ディープ・フィールドの宇宙の最も遠い可視光画像で、ほぼ10,000の銀河の収穫から引き抜かれました。 　この画像で、青と緑は、例えば熱く若い青い星や銀河のディスクの中の太陽のような星の白熱などのように人間の瞳で見ることができる色と一致します。 　赤は近い赤外線光を表して、それは例えば塵に覆い隠された銀河の赤い白熱のように人間の瞳に見えません。 　画像は、ハッブル軌道のコース上で800の露出で、2003年9月24日と2004年1月16日の間に露出時間の総量11.3日で撮りました。

ハッブルのこれまでにない最も遠い眺めは、宇宙の最も初期の銀河を公開します。 　宇宙望遠鏡科学学会の天文学者は、現在、人類によってこれまでに成し遂げられる可視の宇宙の最も遠い肖像画を公開しました。 　ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド（HUDF）と呼ばれる100万秒の長い露出は、ビッグバンの直後に最初の星が冷えて暗黒の宇宙を再加熱した時代である「暗黒時代」から現れる最初の銀河を明らかにします。 　新しい画像は、天体のどんなタイプがずいぶん昔に宇宙を再加熱したか、新たな洞察を提供するはずです。 　この歴史的な新しい眺めは、実際にハッブルの調査の先進カメラ（ACS）、近い赤外線カメラと多数天体分光計（NICMOS）で撮った2つの別々の画像です。 　両方の画像は、地上の望遠鏡や1995年と1998年にハッブルが撮ったハッブル・ディープ・フィールド(HDFs)と呼ばれる遠い眺めでさえ撮ることができないくらい微かな銀河を明らかにします。

Credit: NASA and A. Feild (STScI)

	ハッブルは、ビッグバンの近距離の範囲内にまで私たちに映像データを届けてくれました。 　ACSとNICMOS画像の組合せは、ビッグバンの後、4億年から8億年、赤方偏移範囲で7から12までと一致する間に存在した銀河を捜すために利用されます。 　HUDF天文学者の肝心かなめの問題は、宇宙が非常な前半、つまり宇宙が1〜20億歳であった時代そのままの状況が、私たちに見えているかどうかということです。 　HUDF領域は、約10,000の銀河を含みます。 　地上の画像で銀河が住む空の区画は、ちょうど10分の1の満月の直径に等しい大規模な空です。 　星座炉座にある領域は、星座オリオンの下にあります。 　最終的なACS画像は、いろいろな大きさ、形、色と広範囲にわたる銀河を散りばめています。 　代表的な渦状銀河、楕円銀河など豊富で活気に満ちた対照で、領域に散らばる風変わりな銀河の動物園があります。 　いくつかは、爪楊枝のように、ブレスレットの連接部のように、あるいは他では少し影響し合っているようにと様々に見えています。 　それらの奇妙な形は、私たちが今日見る堂々とした渦状と楕円の銀河とひどく異なっています。 　これらの異彩を放つ銀河は、宇宙がとても混沌としていた時代を年代順に記録します。 　順序と構造は、ちょうど今、ハッブルの画像を通して私たちに現れ始めました。
Credit: NASA, A. Feild and Z. Levay (STScI)
2002年にハッブル望遠鏡への最後の整備点検任務の間にインストールされたACSは、1993年の整備点検任務の間にインストールした働き者の広角フィールド惑星カメラ2と比べて、もっと高い感度と2倍の視野があります。 　ACSの大きい発見有効性は、現在HUDFのような空調査において利用されています。 　NICMOSは、ACSと比べてさらに遠くまでもさえ見せます。 　膨張している宇宙が、スペクトルの近い赤外線部分に光を拡大したので、NICMOSはこれまでに見られる一番遠い銀河を明らかにします。NICMOSは、HUDFの宇宙論的研究に重要な新たな科学的な内容を提供します。 　ACSは、赤方偏移7、つまりビッグバン後、8億年に存在した銀河を見つけました。 　けれども、NICMOSは赤方偏移で12になる宇宙の誕生のちょうど4億年後に生きた銀河を見つけたかもしれません。HUDF天文学者は、引き続いての調査でNICMOS発見を確かめるにちがいありません。 　画像は、また、ハッブル望遠鏡でNICMOSから次のステップであるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）に備えるのを援助します。NICMOS画像は、JWSTがさらに素敵な感度で調査を運命づけられている時代の背後にまで到達しています。 　より長い赤外線の波長は、遠方の銀河に加えて、例えば高度な塵吸収に起因する赤い色がある銀河のような天体や楕円銀河そして、本質的に赤い銀河や天体に敏感です。 　全体のHUDFも、先進カメラの「グリスム」分光写真、複合型プリズムと回折格子で観察されました。 　グリスム・スペクトルは、すでにおよそ1000の天体の識別を生みました。遠い銀河の主要な候補の中に含まれているのは、ACS画像における光の強烈に微かな赤い点の一部です。 　それらの識別に基づいて、これらの天体の一部は、これまでに見られる中でも最も遠くて最も若い銀河の一つです。 　グリスム・スペクトルも、他の種類の非常に赤い天体、例えば古くて曖昧な赤い銀河、クェーサー、冷めた矮星の中で区別します。 　このACS画像での最も重要なおつりが、ビッグバンの10億年以内で起こった宇宙で銀河は、どうやら速く進化したようであることです。 　HDFsが若者であった銀河を示したところでHUDFは、それらの若者銀河が幼児銀河を発達上の急流の変化の時代に巻き込んでいるところを明らかにしました。 　ハッブルのACSは、ハッブルが以前に見ることができたより2〜4倍微かな銀河を天文学者を見させます。そして、また、天文学者が観測できる銀河の一部から宇宙で一番遠い天体を引き抜くことを可能にする近い赤外線に非常に敏感です。 　NASAがESAと共に2011年にジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡を発射するまで、これは宇宙の今までで最も遠い眺めとして記録を保持するでしょう。 　地上の望遠鏡が、現在までに、ビッグバン後ちょうど5億年に一致する赤方偏移10の天体を見つけ出したけれども、それらは、宇宙で稀に見る事象の自然のズームレンズ作用である重力レンズの助けを必要としました。 　しかし、ACSはこれらの素晴らしい距離で代表的な銀河を明らかにすることができます。 　適応制御光学によるハッブルよりも非常に大きい地上の望遠鏡でさえ、そのような眺めを再現することができません。 　ACS画像は、地球のハッブル軌道で撮るために400周回以上の一連の露出を必要としました。HUDF観測は、2003年9月24日に始まって2004年1月16日まで続きました。 　電話ボックスの大きさがある望遠鏡のACSカメラは、地球が存在する前に宇宙を横切り始めた古代の光の光子さえ捕らえました。 　非常に最も微かな天体からの光の光子は、1分あたり1個の光子の少量で届きました。これは、近い銀河からの1分あたり何百万個もの光子と比較するならば「無限小」に近い数値です。 　まさしく以前のHDFsのように、ハッブルのACSカメラによるHUDF観測の新しいデータが、天文学の共同体に刺激を与えて、銀河系の誕生と進化に新しい洞察を提供する何十もの研究論文につながることでしょう。

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