IMAGEN DE CAMPO PROFUNDO DEL TELESCOPIO HUBBLE

HUBBLE DEEP FIELD   (HDF)

 

Objetivos específicos:

·         Analizar una región del Universo hasta entonces no explorada

·         Determinar el número de galaxias que hay en el Universo

·         Clasificar las galaxias

·         Discutir las dimensiones del Universo

 

Conocimientos previos:

 

Información sobre Hubble Space Telescope

Objetos del Universo: distinción entre Galaxias y Estrellas

Corrimiento Doppler y Ley de Hubble

 

 

Descripción:

Se analizará una imagen de cielo profundo tomada por el HST para determinar cuantas galaxias hay y de que tipo, para extrapolar su valor a todo el Universo. Se analizarán determinaciones de corrimiento al rojo para galaxias del HDF y se discutirá la Estructura a Gran Escala del Universo.

 

Materiales:

 

Ø      Imagen Hubble Deep Field tomada por el HST en el año 1995. Corresponde a la superposición de casi 300 imágenes tomadas consecutivamente entre el 18 y 28 de Diciembre 1995, durante 150 órbitas del HST. Se pueden apreciar objetos hasta de magnitud 30. La zona elegida es una zona desprovista de estrellas brillantes de AR: 12:36:49 y Dec: +62:12:58 (J2000).

La imagen original la puede obtener de:  deepfld3 WF3.jpg

Ø      Imagen del HDF con corrimiento al rojo determinados.

La imagen original la puede obtener de:  hdf_z.gif

 

Procedimiento

I) Número y tipos de Galaxias en el Universo

1)      Contar el número de objetos que se observan en la imagen (Si el cómputo se hace muy tedioso se puede subdividir en 4, y contar en un cuarto de la imagen)

2)      Sabiendo que la imagen tiene un tamaño de 75”x75”  estimar cuantas galaxias hay en el Universo a este límite de magnitud.

3)      Clasificar las galaxias en tipos y contar galaxias en cada grupo. ¿Identifica alguna estrella?

4)      Asumiendo que las galaxias espirales y elípticas tienen una masa promedio de 5x1011 M y las irregulares 109 M , calcular la masa total del Universo en Galaxias.

5)      Asumiendo que se observan objetos hasta con corrimientos al rojo z<5, ¿cual es el volumen del Universo observado?;¿cuál es la densidad promedio de la materia observada?

Como estamos frente a corrimientos al rojo muy altos, la estimación de la distancia correspondiente no es trivial. Se sugiere usar la siguiente aproximación: para z=5, la distancia d » 2 dh, siendo dh la Distancia de Hubble, equivalente a 3000 / 0.71 Mpc (se asumió un valor de H0= 71 km/s/Mpc).

(por mas información ver http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/Hogg/Hogg_contents.html)

 

 

II) La estructura a gran escala

1)      Hacer un histograma de número de galaxias en función de su corrimiento al rojo (utilizar un paso en z de 0.1).

2)      ¿Observa algún agrupamiento de galaxias a diferentes z? ¿A que valores de z?

3)      ¿Hay espacios vacíos o con muy pocas galaxias? ¿A que valores de z?

4)      Un cúmulo de galaxias se puede identificar por el agrupamiento de galaxias en una imagen 2D que tengan similar corrimiento al rojo. Buscar grupos de galaxias que se puedan identificar como cúmulos.

5)      Las galaxias tienen diferencia de colores notables. Puede encontrar un patrón entre el color y el tipo de galaxia.

 

Temas de discusión grupal:

I)

·         ¿Cuántas estrellas hay en el Universo conocido?

·         ¿Cómo se compara el valor de la densidad obtenido con la densidad de materia bariónica?

 

II)

·         ¿Cómo interpreta la distribución de agrupamientos de galaxias y vacíos según el corrimiento al rojo, en comparación con los diagramas de distribución a gran escala que ha visto?

·         En vistas de la correlación entre tipos de galaxias y su color, y basado en lo que sabe sobre el color de las estrellas, de una descripción breve de que tipos de estrellas resaltan en cada tipo de galaxia.

 

Conclusiones: