ハッブル超深宇宙画像（HUDF）とは—130億年前の銀河をとらえた観測概要
ハッブル超深宇宙画像（HUDF）—130億年前の銀河約1万個をとらえた驚異の観測記録と解析解説
ハッブル超深層フィールド（HUDF）は、フォルナックス座付近のごく狭い領域を長時間露光して得られた、これまでで最も深いハッブル宇宙望遠鏡の画像の一つです。極めて暗い銀河や初期宇宙の天体を多数とらえており、宇宙の初期段階（光が放たれてから約数億年〜十数億年後に相当する時期）の姿を観測することができます。
観測期間と機器
HUDFの観測は2003年9月24日から2004年1月16日まで行われ、合計で数百回に及ぶ個別露光を積み重ねて得られました。観測には主にハッブルの高性能カメラであるACS（Advanced Camera for Surveys）が使われ、近赤外線を補うためにNICMOS（Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer）も使用されました。観測では合計でおよそACSが11.3日分、NICMOSが4.5日分に相当する露光が行われ、合計で約15〜16日分の総露光時間に相当します。
視野・位置
HUDFの視野は非常に狭く、天球上での大きさはおおむね約3.4分角×3.4分角（面積にして約11平方分角）です。これは身近な比喩では、1メートル離れたところに置いた紙の1×1ミリの正方形よりも小さい角サイズに相当します。位置は、オリオン座の南西にある南半球のフォルナックス座付近で、赤経（RA）3時間32分40秒、赤緯-27°47'29"（J2000）にあります。画像は、左上の角が天球上で北を指すように回転（位置角 -46.4°）して配置されています。中心付近の基準星は USNO-A2.0 0600-01400432（見掛け上の等級 18.95）です。
写っているものと選択理由
HUDFの領域には約1万個に及ぶ銀河が写り込んでいます。観測領域は、前景の明るい恒星の少ない「空の暗いパッチ」を選んであり、遠方銀河を邪魔なく観測できるようになっています。これらの銀河の多くは非常に微光で小さく、光が宇宙膨張で赤方偏移しているため赤外側にシフトしています。地上望遠鏡でも赤外線観測で検出できる天体はありますが、HUDFは可視光から近赤外までの高解像度観測でこれらを一貫して捉えた点で重要でした。
観測手法とフィルター
ACSでは複数の可視光フィルター（一般にF435W、F606W、F775W、F850LPなど）を用いて多波長撮像を行い、NICMOSや後のWFC3/IRによる近赤外観測でさらに遠方かつ高赤方偏移の候補天体を探しました。多波長データにより、天体の色（スペクトル的な性質）から赤方偏移推定や星形成率、塵の存在の推定が可能になります。
科学的意義と後続調査
- HUDFは、初期銀河の形態（渦巻きや楕円だけでない多様な形）や小さな原始的銀河の存在を明らかにし、銀河形成・進化の過程を研究する重要な基礎データを提供しました。
- 高赤方偏移の銀河候補が多数見つかり、宇宙再イオン化や初期の星形成活動のタイムスケールに関する制約に貢献しました。
- HUDFの成果は、その後の更なる深観測（例：後続のWFC3を用いた深宇宙観測やHUDF09/HUDF12などの拡張調査）や、のちに打ち上げられたより感度の高い望遠鏡（例：JWST）による研究へつながっています。
観測回数と露光
この画像を得るためにハッブルは地球を約400周する間に合計で約800回の個別露光を行いました。個々の露光を積算して得た深い画像により、個々の露光では見えないような非常に暗い銀河まで検出することができました。
HUDFは「非常に狭い空域を徹底的に深く見る」ことで宇宙の初期段階を解き明かすことを目的としたプロジェクトであり、そのデータは多くの論文や解析、後続観測の基礎資料として現在も利用されています。
夜空におけるハッブル超深部フィールドの位置。
ABYSS WFC3/IRハッブル超深層フィールド 画像（2019年1月24日
このHUDFの高解像度画像には、様々な年齢、大きさ、形、色の銀河が含まれています。最も小さく、最も赤い銀河約100個は、ハッブルによって画像化された銀河の中で最も遠い銀河であり、宇宙がまだ8億年前の時代に存在していました。
後のバージョン
2012年9月25日、NASAは、超大深度フィールドをさらに改良したエクストリームディープフィールド(XDF)を発表しました。XDFでは、132億年前にさかのぼる銀河を明らかにし、ビッグバンイベントからわずか4億5000万年後に形成されたと定説されている銀河を明らかにしています。2014年6月3日、NASAは、初めて紫外線から近赤外光までの全領域で構成されたハッブル超深層フィールドの画像を公開しました。
2019年1月23日、カナリアス・アストロフィジカ研究所は、ABYSSハッブル超深層フィールドと名付けられたWFC3観測装置で得られたハッブル超深層フィールドの赤外線画像のさらに深いバージョンを公開しました。新しい画像は、視野上の最大の銀河の周りの空の背景を慎重に減算することを含め、以前のWFC3/IR画像の縮小版を改良したものです。今回の更新後には、これまでの測定値の約2倍の大きさの銀河が発見されました。
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質問と回答
Q:ハッブル超深場とは何ですか?
A:ハッブル超深場（HUDF）は、フォルナックス座の方向にある宇宙のごく一部を撮影した画像です。人類が撮影した最も遠い宇宙の画像です。
Q:この画像を撮影するのに、どのくらい時間がかかったのでしょうか?
A:2003年9月24日から2004年1月16日まで、3ヶ月以上かけて撮影されました。
Q:この画像が撮影されたとき、宇宙は何歳だったのですか?
A:この画像が撮影された当時、宇宙は約8億年前でした。
Q: 「ハッブル超深場」には、どれくらいの銀河が写っているのですか?
A: ハッブル宇宙望遠鏡には、約1万個の銀河があります。
Q: 銀河がある空の領域はどこですか?
南天のオリオン座の南西、右上がり3時間32分40秒、赤緯-27度47分29秒（J2000）です。
Q: 1m離れた1mm角の紙と比較すると、どのくらいの大きさになるのでしょうか?
A: 36.7平方分であり、1メートル離れた1ミリ角の紙片より小さく、全天の面積の約1300万分の1に相当します。
Q:ACSとNICMOSを合わせると、どのくらいの露光時間が必要なのでしょうか?
A:ACSとNICMOSを合わせて、ACSが11.3日、NICMOSが4.5日でした。
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