지난 7 월 James Webb Space Telescope (JWST)와 함께 일하는 천문학 자들은 획득 한 가장 깊은 천문학적 이미지를 발표하여 세상을 경외심으로 남겼습니다. SMACS 0723이라는 은하 클러스터의 배경에 비해 46 억 년 전에 나타나는 것처럼 보이지만, 다른 모양과 크기의 무수한 은하는 우주의 어둠 속에서 밝은 보석처럼 보입니다. 이 등대 중 일부는 우주가 불과 1 억 년이되었을 때 이미 빛나고있었습니다. 우리 가이 놀라운 업적에 어떻게 도달했는지 이해하기 위해, 천문학 자들이 공간과 시간에 우리로부터 멀리 떨어진 은하 제도로 항해했던 방법을 이해하기 위해, 여정이 빅뱅에 숨 막히기 시작한 광자를 수집하는 것은 딥 필드 관찰이 얼마나 깊은 관찰이되었는지 아는 데 도움이됩니다.
.Webb 최초의 딥 필드의 기원은 1990 년대 초반에 가장 잘 추적되며 JWST의 전임자 인 Hubble Space Telescope가 출시되었습니다. 심해 관찰의 개념은 당시에는 아직 초기 단계에있었습니다. 허블은 주로 표적 관찰을 위해 설계되었습니다. 천문학 자들은 망원경을 하늘의 특정 지점의 소스를 가리키고 소스의 밝기에 따라 필요에 따라 노출 (또는“통합))을 가리 킵니다. 그러나 허블 (Hubble)도 반대의 딥 필드 이미징에 사용될 수 있습니다. 천문학자는 망원경을 하늘 영역을 가시적으로 가시적으로 지적하고 매우 긴 노출 시간을 사용하여 가능한 많은 희미한 빛의 원천을 관찰하여 우주에 "깊이"도달합니다. 저 지구 궤도의 농어에서 지구의 스타 라이트 산란 분위기 위에있는 Hubble은 딥 필드 이미징 천문학 자들이 알고있는 최고의 플랫폼이었습니다.
모든 사람 이이 접근 방식이 혁명적이라고 생각한 것은 아닙니다. Science 에 출판 된 유명한 기사에서 1990 년, 뉴저지 주 프린스턴에서 열린 고급 연구 연구소의 존 바콜 (John Bahcall)과 그의 동료들은 허블 (Hubble)의 깊은 필드 이미지가 지상 망원경보다 훨씬 더 많은 은하를 드러내지 않을 것이라고 주장했다. 천체 물리학의 거인 인 Bahcall은 태양 중성미자 문제와 거대한 블랙홀 주위의 별 분포에 대한 계산으로 그의 작품으로 널리 알려져 있습니다. 그는 1970 년대 원래 개념에서 출시까지 허블 우주 망원경의 발전에 근본적으로 기여했습니다. Bahcall은 Hubble Deepfield 이미지가 희미한 은하의 크기와 모양을 연구하고 퀘이사의 인구 조사를하는 데 사용될 수 있다고 생각했지만 (초안적인 블랙홀을 촉진하기위한 구식 단어)는 새로운 은하의 인구를 드러 낼 것이라고 믿지 않았습니다. 그러한 미묘한 기대는 허블과 함께 심해 이미징을 시도하기 위해 어떤 긴급함을 줄였습니다.
첫 번째 시도는 1995 년 겨울 방학이 필요한 광학 수리 후에 발생했습니다. 망원경은 10 일의 노출 시간을 Ursa Major Constellation을 가리키며 달의 각도 직경의 1/3 일에 불과 하늘의 작은 패치를 쳐다 보았습니다. 몇 주 후, 천문학 자들이 북쪽으로 딥 필드로 알려진 결과 이미지를 보았을 때, 그들은 그것이 그 시대에 대한 크리스마스 선물이라는 것을 즉시 깨달았습니다. 은하수의 별은 대상 지역에서 드물기 때문에 허블은 마치 마치 마치 마치 마치 마치 마치 구멍을 통과하는 것처럼 우주 심연을 조사 할 수있었습니다. 망원경은 다른 모양과 크기의 거의 3,000 개의 희미한 은하를 보았습니다. 예상보다 더 많았으며, 그 중 일부는 120 억 광년 정도 떨어져 있습니다. 허블은 공간을 탐험하는 것이 아니 었습니다. 그것은 또한 우주의 초기 시대에서 방출 된 스타 라이트를 모으고 시간을 조사하고 있었다. 이미지는 빠르게 상징적이되었습니다.
중요한 의문이 생겼다 :은하계가 풍부한 지역은 북쪽의 북쪽에 의해 우주 전역의 표준이 밝혀 졌습니까, 아니면 천문학 자들이 망원경을 판타 그루 엘리안의 은하계 크라우 딩을 향해 지적 했습니까? 1998 년 Hubble은 Deep Field South를 얻었습니다. 노출은 비슷했지만 망원경은 첫 번째 자리에서 가능한 한 남부 천상의 반구를 가리 켰습니다. 이 새로운 이미지는 우주가 이전에 생각했던 것보다 특히 광대 한 거리에서 더 많은 은하를 포함하고 있음을 확인했습니다. 과학적이고 영감을주는 가치 외에도이 및 기타 허블 깊이 필드 조사는 기술적 인 승리로 천문학의 첫 번째 "빅 데이터"도전 중 하나에서 10,000 개 이상의 은하를 포착했습니다.
.딥 필드 이미징은 스펙트럼의 가시 영역에만 국한되지 않습니다. 밀레니엄 초반에 1999 년 7 월에 시작된 혁신적인 NASA 미션 인 찬드라 엑스레이 전망대 (Chandra X-ray Observatory)는 오늘날에도 여전히 활성화 된 최초의 고 에너지 깊은 분야를 포착했습니다. Chandra Deep Field South는 은하수의 수소 구름과 먼지가없는 하늘에 약 백만 초 동안 통합하여 얻었습니다. 찬드라 딥 필드 사우스 (Chandra Deep Field South)는 극단적 인 우주를 발견하여 수백 개의 블랙홀을 드러내고 있습니다. 이미지는 허블 사진만큼 시각적으로 장관이 아니었지만 과학에 조밀했습니다. 찬드라는 나중에 약 700 만 초의 총 노출로 같은 분야를 이미지화하여 X- 레이에서 얻은 가장 깊은 분야 중 하나를 포착했습니다. 2003 년에 Chandra Deep Field North라는 새로운 이미지가 출시되었으며 500 개가 넘는 X- 레이 소스의 데이터가 포함되어 있습니다.
2006 년 과학자들은 허블 울트라 딥 필드 (Hubble Ultra Deep Field)를 발표했습니다.이 필드 (Hubble Ultra Deep Field)는 2002 년 서비스 임무 중에 망원경에 추가 된 설문 조사를 위해 고급 카메라라는 악기를 사용하여 취한이 역사적인 샷에는 수천 개의 은하가 포함되어 있었으며, 현재 우리가 알고있는 일부는 우주가 10 억 년이 넘었을 때 빛나고있었습니다. 울트라 딥 필드 (Ultra Deep Field)는 전례없는 세부 사항으로 은하 형성의 역사를 보여 주었다. 먼 은하는 결론적으로 더 가까운 것보다 작고 불규칙적 인 것처럼 보였고, 은하 진화 이론을 지원할 수있는 실질적인 증거를 제공합니다.
Ultra Deep Field에 사용되는 기술은 본질적으로 광학 파장에서 얻을 수있는 가장 깊은 이미지를 제공합니다. 은하가 너무 멀리 떨어져 있다면, 광학 조명은 가시 범위 밖에서 적외선 체제로 이동합니다. 이것은 우주의 팽창이 은하계 공간의 거대한 확장을 통해 이동하는 빛의 파장을 확장시키는 우주 학적 적색 편이의 결과입니다. 공간과 시간이 더 멀리 보이려면 적외선 카메라가 필요합니다. 허블에 새로운 근적외선 카메라를 첨가하면 2009 년에는 적외선 울트라 딥 필드가 얻어졌으며, 빅뱅 이후 6 억년 만에 빛나는 은하가 나타났습니다. 10 년 후, 2019 년에 NASA의 Spitzer 적외선 우주 망원경으로 생산 된 깊은 필드가 출시되었습니다. 이 두 이미지는 우주 새벽에 은하가 풍부합니다.
2017 년에 완료된 Hubble의 Frontier Fields 캠페인은 JWST의 첫 번째 깊은 이미지의 진정한 프롤로그였습니다. 이 관찰 캠페인 동안, 허블은 6 개의 큰 농도의 은하를 가리 켰습니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 시야를 따라 상당한 질량 밀도가 구부러 질 수 있으며, 따라서 중력 렌즈 (Gravitational Lensing)라는 효과 인 배경 소스에서 빛을 증폭시킬 수 있습니다. 프론티어 필드 캠페인은이 갤럭시 클러스터를 돋보기로 사용하여 더 멀리 볼 수있었습니다. 무리가있는 은하로 채워진 것 외에도, 프론티어 필드 이미지는 이상한 빛의 아크로 장식되어 있으며, 클러스터보다 훨씬 먼 배경 은하의 늘고 증폭 된 이미지를 나타내며 허블로 직접 관찰하기에는 너무 희미합니다. 이 장면들은 가장 먼 은하들과 최초의 중력 렌즈 인 Supernova를 드러 냈습니다.
인류가 처음으로 이미지를 만들기 위해 광자를 직접 캡처하고 녹음 한 것은 사진의 출현 이후 거의 200 년이 지났습니다. 오늘날 우주 망원경에있는 매우 복잡한 카메라는 백만 마일 떨어진 우주에 대한 우리의 지식을 흔들어 공간과 시간에 새로운 창문을 열고 있습니다. 비교적 짧은 시간은이 두 가지 사건을 분리하지만 동일한 목표로 연결됩니다. 눈에 볼 수없는 것을 보면서 자연에 대한 더 깊은 이해를 달성합니다.
