How big is Entfernung zum HDF?

Das Hubble Deep Field ist ein Bild eines winzigen, fast leeren Himmelsausschnitts, das 1995 vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurde. Es zeigt etwa 3.000 Galaxien in ganz unterschiedlichen Entfernungen. Stand 2000 sind die am weitesten entfernten von ihnen mit bestätigter Entfernung im Licht zu sehen, das vor etwa 12,8 Milliarden Jahren aufgebrochen ist und etwa 12,8 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt hat, um die Erde zu erreichen, wobei ein Lichtjahr die Strecke ist, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Weil sich das Universum seitdem ausgedehnt hat, sind diese Galaxien heute etwa 27 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Entfernung

Es gibt keine einzelne Entfernung zum Hubble Deep Field. Das Bild blickt wie durch eine schmale Röhre durch den Raum, und die Galaxien darin liegen in jeder Entfernung entlang dieser Röhre. Astronomen bestimmen, wie weit eine Galaxie entfernt ist, anhand ihrer Rotverschiebung, einem Maß dafür, wie stark die Expansion des Universums ihr Licht gedehnt hat. Eine größere Rotverschiebung bedeutet, dass das Licht schon länger unterwegs ist.

Bis zum Jahr 2000 hatten Astronomen im Hauptfeld etwa 150 Rotverschiebungen gemessen, die von 0,089 bis 5,60 reichten. Die beiden am weitesten entfernten Galaxien, mit Rotverschiebungen von 5,34 und 5,60, wurden zunächst anhand ihrer Farben ausgewählt und 1998 bestätigt. Die meisten Galaxien auf dem Bild sind zu lichtschwach, um ihre Rotverschiebung auf diese Weise zu messen.

Um eine Rotverschiebung in eine Entfernung umzurechnen, braucht man ein Modell dafür, wie sich das Universum ausgedehnt hat. Mit den vom Planck-Satelliten gemessenen Werten brach das Licht bei Rotverschiebung 5,60 vor etwa 12,8 Milliarden Jahren auf, als das Universum etwa 1 Milliarde Jahre alt war. Der Raum hat sich gedehnt, während dieses Licht unterwegs war, sodass die Galaxie, die es aussandte, heute etwa 27 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Nach demselben Modell sind die nächstgelegenen Galaxien im Feld, bei Rotverschiebung 0,089, etwa 1,3 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Größenvergleiche

Das Hubble Deep Field bedeckt einen Bereich des Himmels, der etwa so breit ist wie ein Dime – eine kleine US-Münze – aus 23 Metern Entfernung gesehen.
Dieser Bereich ist etwa ein Dreizehntel so breit wie der volle Mond. Um den gesamten Himmel abzudecken, wären etwa 28 Millionen Bilder dieser Größe nötig.
Das Licht der Hercules–Corona Borealis Great Wall, einer vorgeschlagenen Struktur bei Rotverschiebungen von 1,6 bis 2,1, brach vor etwa 10 Milliarden Jahren auf. Das ist etwa 2–3 Milliarden Jahre später als das Licht der am weitesten entfernten bestätigten Galaxien im Deep Field.
Der Rand des beobachtbaren Universums ist heute etwa 46 Milliarden Lichtjahre entfernt. Eine Galaxie bei Rotverschiebung 5,60, die heute etwa 27 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, liegt etwas mehr als auf halbem Weg zu diesem Rand.

Wie das Bild entstand

Robert Williams, damals Direktor des Space Telescope Science Institute, nutzte einen Großteil seiner eigenen Beobachtungszeit am Teleskop für das Projekt. Sein Team wählte eine Stelle am Griff des Großen Wagens im Sternbild Großer Bär, weit entfernt von der dicht besetzten Ebene der Milchstraße. Hubble nahm dort über zehn Tage, vom 18. bis zum 28. Dezember 1995, 342 Aufnahmen auf.

Die Aufnahmen wurden in ultraviolettem, blauem, rotem und infrarotem Licht gemacht und zu einem einzigen Farbbild zusammengesetzt. Die meisten Galaxien sind etwa vier Milliarden Mal lichtschwächer, als das menschliche Auge wahrnehmen kann. Das Feld gilt als repräsentativ für den gesamten Himmel, weil das Universum in jeder Richtung nahezu gleich aussieht.

Tiefere Felder

1998 wiederholte Hubble das Projekt am Südhimmel mit dem Hubble Deep Field South im Sternbild Tukan. 2004 nutzte das Hubble Ultra Deep Field Belichtungen von insgesamt einer Million Sekunden und zeigte etwa 10.000 Galaxien. Seine Aufnahmen reichten bis zu einigen der ersten Galaxien, die sich nach dem Urknall bildeten.