Campo Profundo del Hubble para niños
El Campo Profundo del Hubble (conocido como HDF por sus siglas en inglés) es una imagen muy especial de una pequeña parte del cielo, ubicada en la constelación de la Osa Mayor. Esta imagen fue creada usando los datos de muchas observaciones hechas con el telescopio espacial Hubble.
Imagina que sostienes una pelota de tenis a 100 metros de distancia; el área que cubre el Campo Profundo del Hubble en el cielo es tan pequeña como esa pelota. La imagen se formó a partir de 342 fotos diferentes, tomadas con una cámara especial del Hubble (la WFPC2) durante diez días seguidos, en diciembre de 1995.
En esta pequeña porción del cielo, casi no se ven estrellas de nuestra propia Vía Láctea. Esto significa que la mayoría de los más de 3000 objetos que aparecen en la imagen son galaxias. Algunas de estas galaxias son de las más jóvenes y lejanas que conocemos. Al mostrar tantas galaxias jóvenes, el HDF se convirtió en una imagen clave para entender cómo era el universo en sus inicios. Ha sido tan importante que se han escrito casi 400 artículos científicos sobre ella.
Años después, en 1998, se tomó una imagen similar de otra región en el cielo del hemisferio sur, llamada el Campo Profundo Sur del Hubble. Las similitudes entre ambas imágenes ayudaron a confirmar la idea de que el universo es bastante uniforme cuando lo vemos a gran escala, y que la Tierra está en una parte típica de él. En 2004, se obtuvo una imagen aún más profunda, el Campo Ultra Profundo del Hubble, que es la imagen más sensible tomada en luz visible hasta ese momento.
Contenido
- ¿Cómo se concibió el Campo Profundo del Hubble?
- ¿Cómo se eligió la zona del cielo?
- ¿Cómo se hicieron las observaciones?
- ¿Cómo se procesaron los datos?
- ¿Qué se encontró en el Campo Profundo?
- ¿Qué descubrimientos científicos se hicieron?
- ¿Qué observaciones se hicieron después?
- Galería de imágenes
- Véase también
¿Cómo se concibió el Campo Profundo del Hubble?
Uno de los principales objetivos de los científicos que diseñaron el telescopio espacial Hubble era usar su gran capacidad para ver detalles y estudiar galaxias muy lejanas. Desde el espacio, el Hubble evita el brillo de la atmósfera terrestre, lo que le permite tomar fotos más claras y sensibles a la luz visible y ultravioleta que los telescopios en la Tierra.
Aunque el espejo del Hubble tuvo un pequeño problema cuando se lanzó en 1990, aún así pudo tomar imágenes de galaxias más distantes que nunca antes. La luz de las galaxias muy lejanas tarda miles de millones de años en llegar a la Tierra. Esto significa que cuando las vemos, estamos viendo cómo eran hace miles de millones de años. Estudiar galaxias cada vez más lejanas nos ayuda a entender cómo han cambiado y evolucionado con el tiempo.
Después de que el problema del espejo se arregló en 1993, el Hubble pudo tomar imágenes excelentes. Los científicos comenzaron a usarlo para estudiar galaxias aún más distantes y tenues. Robert Williams, quien era el director del Space Telescope Science Institute, decidió usar una parte importante de su tiempo de observación en 1995 para estudiar estas galaxias lejanas. Un comité de expertos recomendó usar la cámara WFPC2 para fotografiar una pequeña porción "típica" del cielo.
¿Cómo se eligió la zona del cielo?
Para elegir la zona del cielo que se fotografiaría, se tuvieron en cuenta varios puntos importantes:
- Debía estar lejos del plano de nuestra Vía Láctea, para evitar el polvo y la materia que bloquean la vista.
- No debía tener fuentes de luz conocidas, como estrellas brillantes o emisiones de infrarrojo, ultravioleta o rayos X, para facilitar estudios futuros.
- Tenía que ser una región con poca "nube" infrarroja, que son nubes frías de gas y polvo que emiten luz infrarroja.
Estos requisitos redujeron mucho las opciones. También se decidió que el área debía estar en una de las "zonas de visión continua" del Hubble, que son partes del cielo que no son bloqueadas por la Tierra o la Luna mientras el telescopio orbita. Se eligió una zona en el hemisferio norte para que otros telescopios en la Tierra, como el telescopio Keck, pudieran seguir estudiando esa misma área.
Al final, se identificaron tres posibles lugares en la constelación de la Osa Mayor. Uno fue descartado porque tenía una fuente de radio muy fuerte. La elección final entre los dos restantes se basó en la disponibilidad de estrellas guía cercanas. El Hubble necesita estrellas guía para mantenerse fijo mientras toma fotos. Se eligió la zona con coordenadas específicas: ascensión recta de 12 horas, 36 minutos y 49.4 segundos, y declinación de +62 grados, 12 minutos y 48 segundos.
¿Cómo se hicieron las observaciones?
Una vez que se eligió la zona, se planeó cómo se harían las observaciones. Una decisión clave fue qué filtros usar. La cámara WFPC2 del Hubble tiene muchos filtros, algunos para aislar tipos específicos de luz y otros para estudiar los colores de las estrellas y galaxias. Se eligieron los filtros que darían la mayor cantidad de información científica.
Se seleccionaron cuatro filtros de banda ancha, que captan luz en diferentes colores:
- Cerca del ultravioleta (300 nm)
- Luz azul (450 nm)
- Luz roja (606 nm)
- Cerca del infrarrojo (814 nm)
El Hubble tomó fotos de esta área durante diez días seguidos, dando unas 150 vueltas alrededor de la Tierra. El tiempo total de exposición para cada color fue de muchas horas. Estas horas se dividieron en 342 fotos individuales. Esto se hizo para evitar que los rayos cósmicos dañaran los detectores de la cámara, ya que pueden dejar marcas brillantes.
¿Cómo se procesaron los datos?
Transformar todas esas fotos en una imagen final a color fue un proceso complicado. Primero, se eliminaron los puntos brillantes causados por los impactos de rayos cósmicos. Esto se hizo comparando varias fotos tomadas en el mismo color y quitando los puntos que aparecían y desaparecían. También se eliminaron las marcas de basura espacial y satélites artificiales.
A veces, la luz dispersada de la Tierra aparecía en las imágenes. Para quitarla, se tomaba una foto con esa luz, se alineaba con una sin ella, y se restaban. Esto eliminó casi toda la luz no deseada.
Una vez que las 342 fotos individuales estaban limpias, se combinaron para crear una imagen más grande y detallada. Los científicos usaron una técnica llamada "drizzling", que consiste en mover el telescopio un poquito entre cada foto. Así, cada parte de la cámara capturaba un área ligeramente diferente del cielo. Al combinar estas imágenes con técnicas avanzadas, se logró una resolución aún mejor. Las imágenes finales del HDF tenían un nivel de detalle muy alto.
El resultado fueron cuatro imágenes en blanco y negro, una por cada color de luz. Combinarlas para obtener la imagen a color que vemos fue un proceso artístico. Se usaron las imágenes de los filtros cercanos al rojo, verde y azul para crear la imagen final. Es importante saber que los colores en la imagen no son exactamente como los vería el ojo humano, porque los filtros se eligieron para la investigación científica, no para una representación visual perfecta.
¿Qué se encontró en el Campo Profundo?
Las imágenes revelaron un campo lleno de galaxias apenas visibles. Se pudieron identificar más de 3000 galaxias irregulares y en espiral muy lejanas. Algunas de estas galaxias eran tan pequeñas que solo ocupaban unos pocos píxeles en las imágenes. En total, se cree que el HDF contiene menos de diez estrellas "cercanas" de nuestra galaxia; la gran mayoría de los objetos son galaxias distantes.
También se encontraron unos cincuenta puntos azules brillantes. Muchos parecen estar conectados con galaxias cercanas, formando cadenas y arcos. Es probable que estas sean zonas donde se están formando muchas estrellas nuevas. Otros podrían ser cuásares distantes, que son objetos muy brillantes en el universo.
Al principio, los científicos pensaron que algunos de estos puntos azules no podían ser enanas blancas (estrellas muy densas y pequeñas), porque su color no coincidía con las teorías de cómo evolucionan. Sin embargo, estudios más recientes han demostrado que muchas enanas blancas se vuelven azules con el tiempo, lo que sugiere que el HDF podría tener más de ellas de lo que se pensó inicialmente.
¿Qué descubrimientos científicos se hicieron?
La información del HDF ha sido muy valiosa para los científicos que estudian el universo. Hasta 2005, se habían escrito casi 400 artículos científicos sobre este campo. Uno de los descubrimientos más importantes fue la gran cantidad de galaxias con un alto "corrimiento al rojo".
A medida que el universo se expande, los objetos se alejan de la Tierra a gran velocidad. La luz de las galaxias más distantes se estira, lo que hace que se vea más roja. Esto se llama corrimiento al rojo. Antes del HDF, se conocían pocos cuásares con corrimiento al rojo, pero muy pocas galaxias. En las imágenes del HDF, se observan unas 10 000 galaxias. Las más cercanas están a mil millones de años luz, mientras que un centenar de galaxias con corrimiento al rojo están a distancias de 13 000 millones de años luz.
Muchas de las galaxias observadas en el HDF son irregulares o "perturbadas". Esta proporción es mayor que la que vemos en el universo actual. Esto se debe a que las colisiones y fusiones de galaxias eran más comunes cuando el universo era más joven. Se cree que las galaxias elípticas se forman cuando chocan galaxias espirales e irregulares.
El estudio de las galaxias en diferentes etapas de su evolución también permitió a los científicos estimar cómo ha cambiado la tasa de formación de estrellas a lo largo del tiempo. Aunque las estimaciones no son exactas, se cree que la formación de estrellas alcanzó su punto máximo hace unos 12 000 millones de años y ha disminuido desde entonces.
Otro resultado importante fue el pequeño número de estrellas "cercanas" (de nuestra propia galaxia). Durante años, los científicos se han preguntado sobre la materia oscura, una masa que no podemos ver pero que, según las observaciones, constituye cerca del 90% de la masa del universo. Una teoría sugería que la materia oscura podría estar formada por objetos masivos pero invisibles, como enanas rojas y planetas en las afueras de las galaxias. Sin embargo, el HDF mostró que no hay una cantidad significativa de enanas rojas en las partes externas de nuestra galaxia.
¿Qué observaciones se hicieron después?
El Campo Profundo del Hubble se ha convertido en una imagen muy importante para el estudio del universo, y aún se puede aprender mucho de ella. Desde 1995, esta zona del cielo ha sido observada por muchos telescopios en la Tierra y otros telescopios espaciales, incluso en longitudes de onda de rayos X.
Se descubrieron objetos con mucha radiación infrarroja en el HDF usando telescopios terrestres, como el telescopio James Clerk Maxwell. La gran radiación infrarroja de estos objetos significa que no se pueden ver con luz visible.
Las observaciones importantes desde el espacio incluyen las del observatorio Chandra de rayos X y el Observatorio Espacial Infrarrojo (ISO). Las observaciones de rayos X mostraron seis fuentes en el HDF, que corresponden a diferentes tipos de galaxias y un objeto muy rojo que se cree que es una galaxia lejana con mucho polvo.
Las observaciones del ISO indicaron que la emisión infrarroja en las imágenes ópticas provenía de 13 galaxias. Esto se atribuye a grandes cantidades de polvo relacionadas con una intensa formación de estrellas. Las imágenes de radio tomadas desde la Tierra con el VLA revelaron siete fuentes de radio en el HDF, que corresponden a galaxias visibles en las imágenes ópticas.
En 1998, usando una estrategia similar, se creó un HDF en el hemisferio sur: el HDF-Sur. El HDF-S fue muy parecido al HDF original. Esto apoya la idea de que el universo, a gran escala, es uniforme.
Galería de imágenes
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El Campo Profundo del Hubble
Véase también
En inglés: Hubble Deep Field Facts for Kids
