Vung Sau Hubble (Hubble Deep Field, HDF) la mot hinh anh cua mot khu vuc nho trong chom sao Đai Hung, đuoc xay dung tu mot loat cac quan sat boi kinh vien vong Hubble. No co kich thuoc moi chieu 2,5 phut cung, chiem dien tich hai phan trieu cua ca bau troi, tuong đuong kich thuoc goc cua mot qua bong tennis 65 mm o khoang cach 100 met. Hinh anh nay đuoc ghep lai tu 342 anh chup rieng voi camera chup Hanh tinh va Truong rong so 2 cua Hubble trong hon muoi ngay lien tiep tu ngay 18 thang 12 đen 28 thang 12 nam 1995.
Vung đuoc chup la rat nho nen trong anh chi xuat hien mot vai ngoi sao cua dai Ngan Ha nam o nen gan; do đo, hau nhu tat ca 3000 đoi tuong trong anh la cac thien ha, mot so trong đo thuoc vao loai tre nhat va xa nhat đuoc biet đen. Vi chua so luong lon cac thien ha rat tre, Vung Sau Hubble đa tro thanh mot hinh anh mang y nghia lon trong viec nghien cuu vu tru thoi ky moi hinh thanh, voi cac bai bao khoa hoc lien quan đa đuoc trich dan toi hon 800 lan tinh đen cuoi nam 2008.
Ba nam sau khi cac quan sat HDF đuoc chup, mot vung o phia nam bau troi đa đuoc chup anh mot cach tuong tu va đat ten la Vung Sau Hubble Nam. Cac điem tuong đong giua hai khu vuc giup gia tang niem tin rang vu tru la đong nhat tren quy mo lon va rang Trai Đat nam trong mot khu vuc đien hinh trong vu tru (nguyen ly vu tru). Mot cuoc khao sat rong hon nhung nong (gan) hon cung đa đuoc thuc hien nhu mot phan cua Khao sat Sau ve Nguon goc Vu tru cua cac Đai quan sat Lon. Nam 2004 mot hinh anh sau hon, đuoc goi la Vung Sieu Sau Hubble (Hubble Ultra Deep Field, HUDF), đuoc xay dung tu du lieu cua muoi mot ngay quan sat. HUDF la hinh anh thien van hoc sau (xa) nhat tung đuoc thuc hien o cac buoc song nhin thay đuoc.


Y tuong Mot trong nhung muc tieu trong điem cua nhung nha thien van hoc thiet ke kinh thien van Hubble la su dung đo phan giai cao trong quang hoc cua no đe nghien cuu cac thien ha xa xoi o muc đo chi tiet hon nhieu so voi quan sat tu mat đat. Nam ngoai bau khi quyen, Hubble tranh đuoc nhieu loan khi quyen va nhay cam hon voi tia cuc tim (von bi khi quyen hap thu) so voi cac kinh vien vong mat đat (khi co nhung hieu chinh quang hoc thich hop o cac buoc song co the nhin thay, kinh thien van mat đat voi đuong kinh 10 m co the tro nen canh tranh voi Hubble). Mac du guong cua kinh thien van Hubble bi quang sai hinh cau khi no đuoc đua vao su dung nam 1990, no van cho ra hinh anh cua cac thien ha xa xoi hon cac quan sat truoc đay. Boi vi anh sang mat hang ty nam đi tu cac thien ha xa xoi toi Trai Đat, chung ta nhin thay chung o trang thai cach đay hang ty nam, do đo, mo rong pham vi nghien cuu cac thien ha xa cho phep mot su hieu biet tot hon ve qua khu va cach chung tien hoa.
Sau khi đuoc sua chua quang sai hinh cau, trong su menh tau con thoi STS-61 vao nam 1993, kha nang quan sat cua kinh vien vong Hubble đa đuoc cai thien, va hinh anh no gui ve đuoc su dung đe nghien cuu cac thien ha xa hon va mo nhat hon. Cac cuoc Khao sat o đo Sau Trung binh (MDS) đa su dung Camera quan sat Hanh tinh Truong Lon 2 (WFPC2) đe co hinh anh sau (xa) o nhung vung ngau nhien trong khi cac thiet bi khac đuoc su dung cho cac quan sat theo lich trinh. Cung thoi điem nay, cac chuong trinh khac tap trung vao cac thien ha đa đuoc biet đen thong qua quan sat tren mat đat. Tat ca nhung nghien cuu nay cho thay su khac biet đang ke giua cac tinh chat cua cac thien ha ngay hom nay va nhung thien ha ton tai vai ty nam truoc đay.
Khoang 10% cua thoi gian quan sat cua HST đuoc danh cho Giam đoc cua Vien Khoa hoc Kinh vien vong Khong gian chi đinh viec su dung (thoi gian DD), va cac Giam đoc nay thuong cho cac nha thien van muon nghien cuu cac hien tuong thoang qua bat ngo, chang han nhu sieu tan tinh. Sau khi hieu chinh quang hoc cua Hubble đa cho thay co hoat đong tot, Robert Williams, Giam đoc luc đo cua Vien, đa quyet đinh danh mot phan đang ke thoi gian DD cua minh trong nam 1995 đe nghien cuu cac thien ha xa xoi. Mot Uy ban Co van đac biet cua Vien goi y viec su dung WFPC2 đe thu hinh anh mot vung "đien hinh" cua bau troi tai mot xich vi cao, su dung nhieu bo loc quang hoc. Mot nhom lam viec đa đuoc thiet lap đe phat trien va thuc hien du an.


Lua chon muc tieu Cac vung đuoc lua chon cho cac quan sat can thoa man mot so tieu chi. No phai o mot xich vi cao, boi vi bui vu tru va cac vat chat trong mat phang cua đia Ngan Ha se can tro viec quan sat cac thien ha xa xoi tai xich vi thap. Cac vung muc tieu can tranh cac nguon sang manh (chang han cac nhu ngoi sao o tien canh), va cac nguon hong ngoai, cuc tim va tia X, đe tao đieu kien nghien cuu sau nay o cac buoc song khac nhau ve cac đoi tuong trong vung o xa, va cung can thiet nam trong mot khu vuc voi mot nen thap hong ngoai 'ti', đuoc cho la gay ra boi cac hat bui am nong trong đam may lanh chua khi hydro (vung H I).
Cac tieu chi nay gioi han cac khu vuc muc tieu tiem nang. Cac nha thien van cung quyet đinh rang muc tieu phai o trong cac 'khu quan sat lien tuc' (CVZ) cua Hubble - cac khu vuc cua bau troi ma khong bi Trai Đat hoac Mat Trang che khuat khi Hubble bay tren quy đao. To cong tac đa quyet đinh tap trung vao cac CVZ phia Bac, đe cho cac kinh vien vong o Bac ban cau nhu kinh thien van Keck, hay kinh o Đai quan sat Quoc gia đinh Kitt va Day Ang ten Rat Lon (VLA) co the tien hanh cac quan sat phoi hop tiep theo .
Ban đau xac đinh đuoc hai muoi vung đap ung cac tieu chi nay, tu đo ba ung cu vien toi uu đa đuoc lua chon, tat ca trong chom sao Đai Hung. Quan sat anh chup radio voi VLA đa loai tru mot trong nhung vung nay boi vi no chua mot nguon radio manh. Quyet đinh lua chon giua hai vung con lai đa đuoc thuc hien tren co so ve su hien dien cua cac ngoi sao dan huong nam gan vung quan sat. Cac quan sat cua Hubble thong thuong đoi hoi mot đoi ngoi sao gan đo ma Thiet bi Cam ung Dan huong co the chot đe can chinh toa đo quan sat trong thoi gian chup anh. Voi tam quan trong cua cac quan sat HDF, nhom lam viec yeu cau mot bo sao dan huong thu hai đe du phong. Vung cuoi cung đa đuoc lua chon nam o vi tri co xich kinh 12h 36m 49.4s va xich vi +62° 12′ 58″  bao phu mot dien tich chi rong 5,3 phut cung vuong . Dien tich nay chiem khoang 1 / 28,000,000 cua tong dien tich bau troi .


Quan sat Khi mot vung quan sat đa đuoc lua chon, mot chien luoc quan sat đuoc xay dung. Mot quyet đinh quan trong la xac đinh bo loc cua cac quan sat se su dung; WFPC2 đuoc trang bi bon muoi tam bo loc, bao gom cac bo loc hep đe quan sat cac đoan pho phat xa co y nghia thien van, va cac bo loc pho rong huu ich cho viec nghien cuu cac mau sac cua cac ngoi sao va thien ha. Viec lua chon bo loc đe su dung cho HDF phu thuoc vao 'thong luong sang' cua bo loc - tong luong anh sang ma no cho phep đi qua - va vung quang pho hoat đong cua bo loc. Cac bo loc can co dai pho hoat đong khong chong cheo nhau .
Cuoi cung, bon bo loc dai pho rong đa đuoc chon, co trung tam pho tai cac buoc song 300 nm (gan cuc tim), 450 nm (mau xanh lam nhat), 606 nm (anh sang mau đo) va 814 nm (can hong ngoai). Boi vi hieu suat luong tu cua cac cam bien cua Hubble la kha thap o 300 nm, nhieu trong cac quan sat tai buoc song nay chu yeu do nhieu cua CCD hon la nen troi, do đo, nhung quan sat nay van co the đuoc tien hanh vao cac thoi điem nhieu nen cao đen muc co hai cho hieu qua quan sat trong dai pho khac .
Tu ngay 18 thang 12 đen ngay 28 thang 12 nam 1995 - trong thoi gian đo Hubble quay quanh Trai Đat khoang 150 lan - 342 hinh anh cua khu vuc muc tieu dung cac bo loc đa chon đuoc thu ve. Tong so thoi gian nhan sang tai moi buoc song la 42,7 gio (300 nm), 33,5 gio (450 nm), 30,3 gio (606 nm) va 34,3 gio (814 nm), đuoc chia thanh 342 lan chup rieng re đe giam rui ro xay ra khi cac tia vu tru lam hong mot so hinh chup (bang cac vet sang xuat hien khi chung tan cong cac may CCD). 10 vong quay tiep theo cua Hubble đa đuoc su dung đe chup nhanh cac vung lan can đe ho tro cac quan sat phoi hop sau đo bang cac thiet bi khac .


Xu ly du lieu Viec tao ra mot hinh anh ket hop cuoi cung o moi buoc song la mot qua trinh phuc tap. Cac điem anh sang gay ra boi tac đong cua tia vu tru trong thoi gian chup đa đuoc go bo bang cach so sanh mot loat tam chup lien tiep cua cung mot vung cach nhau mot khoang thoi gian nhat đinh, nhung điem anh đuoc xac đinh bi anh huong boi tia vu tru chi xuat hien mot tam chup ma khong xuat hien trong cac tam khac. Cac vet di chuyen cua rac vu tru va cua ve tinh nhan tao đa co mat trong nhung hinh anh ban đau, va đa đuoc can than loai bo.
Anh sang tan xa tu Trai Đat xuat hien trong khoang mot phan tu cac buc chup, tao ra mot "cau truc hinh chu X" tren cac hinh anh. Chung đa đuoc go bo bang cach lay mot hinh anh bi anh huong boi anh sang tan xa, so khop no voi mot hinh anh khong bi anh huong, va tru hai hinh anh cho nhau. Ket qua thu đuoc lai đuoc lam min lan nua, va sau đo co the đuoc dung đe tru vao hinh chup co đo sang cao. Phuong phap nay loai bo gan nhu tat ca cac anh sang tan xa khoi nhung hinh anh bi anh huong .
Mot khi 342 hinh anh rieng re đa đuoc lam sach khoi tac đong cua tia vu tru va anh sang tan xa, chung phai đuoc ket hop lai thanh tam hinh lon hon. Cac nha khoa hoc tham gia vao du an HDF đi tien phong trong mot ky thuat goi la 'mua phun', trong đo huong chup cua kinh vien vong đa đuoc thay đoi mot goc rat nho giua cac bo anh chup lien tiep. Moi điem anh tren cac CCD cua WFPC2 ung voi dien tich rong 0,09 giay cung cua bau troi, nhung bang cach thay đoi huong chup mot goc nho hon nhu vay, trong thoi gian chup, cac buc anh đuoc ghep lai bang mot ky thuat xu ly hinh anh tinh vi se cho ra buc anh co đo phan giai cao hon so voi gia tri nay. Cac hinh anh HDF san xuat tai moi buoc song co kich thuoc điem anh cuoi cung la 0,03985 giay cung .
Viec xu ly du lieu mang lai bon hinh anh đon sac, ung voi bon buoc song (o 300 nm, 450 nm, 606 nm va 814 nm). Mot hinh anh đa đuoc chi đinh la mau đo (814 nm), thu hai la mau xanh la cay (606 nm) va thu ba la mau xanh lam (450 nm), va ba hinh anh nay đuoc ket hop đe tao ra mot hinh anh mau. Boi vi cac buoc song ma tai đo cac hinh anh đuoc chup khong tuong ung hoan toan voi cac buoc song cua mau đo, xanh la cay va mau xanh lam, mau sac trong hinh anh cuoi cung chi gan đung so voi mau sac thuc te cua cac thien ha trong hinh; su lua chon cua cac bo loc cho cac HDF (va phan lon cac hinh anh Hubble) đuoc thiet ke chu yeu đe toi đa hoa tien ich khoa hoc cua cac quan sat hon la đe tao ra mau sac tuong ung voi nhung gi mat nguoi se thuc su cam nhan .


Noi dung cua Vung Sau Hubble Nhung hinh anh cuoi cung đa đuoc phat hanh tai mot cuoc hop cua Hoi Thien van hoc My trong thang 1 nam 1996, va cho thay co rat nhieu thien ha o xa va mo nhat. Khoang 3.000 thien ha khac nhau co the đuoc xac đinh trong nhung hinh anh , voi ca hai loai thien ha bat thuong va xoan oc co the nhin thay ro, mac du mot so thien ha trong anh nay chi rong chung mot vai điem anh. HDF đuoc cho la chi chua hai muoi ngoi sao o tien canh; con lai phan lon cac đoi tuong trong anh nay la cac thien ha xa xoi.
Co khoang nam muoi điem cac đoi tuong mau xanh lam trong HDF. Nhieu đoi tuong duong nhu co lien he voi cac thien ha gan đo, cung nhau tao nen cac đuong day chuyen va cac vong cung: đay co the la khu vuc hinh thanh sao manh me. Nhung đoi tuong khac co the la chuan tinh o xa. Cac nha thien van ban đau loai tru kha nang rang mot so đoi tuong trong giong nhu mot điem la cac ngoi sao lun trang, boi vi mau cua chung chua qua nhieu sac thai xanh lam đe phu hop voi ly thuyet tien hoa cua sao lun trang pho bien vao thoi đo. Tuy nhien, cac cong trinh nghien cuu gan đay đa tim thay rang nhieu sao lun trang se co sac xanh lam khi gia đi, ung ho cho y tuong rang cac HDF co the chua cac sao lun trang .


Ket qua khoa hoc HDF cung cap nhung du lieu phong phu cho cac nha vu tru hoc đe phan tich, va vao cuoi nam 2008, cac cong trinh lien quan đen HDF đa nhan đuoc hon 800 trich dan . Mot trong nhung phat hien co ban nhat la co mot so luong lon cac thien ha voi gia tri dich chuyen đo cao.
Khi vu tru no ra, cac đoi tuong o xa hon đi ra xa khoi Trai Đat nhanh hon, va do hieu ung Doppler, anh sang tu chung bi dich chuyen đo manh hon. Trong khi chuan tinh voi dich chuyen đo cao đa đuoc biet, rat it cac thien ha voi dich chuyen đo lon hon 1 đuoc biet đen truoc khi nhung hinh anh HDF đuoc cong bo . HDF chua nhieu thien ha voi dich chuyen đo cao toi co 6, tuong ung voi khoang cach 12 ty nam anh sang. Do dich chuyen đo, cac đoi tuong xa nhat trong HDF khong thuc su đuoc nhin thay trong hinh anh cua Hubble, chung chi co the đuoc phat hien trong anh chup tai buoc song dai trong vung cua HDF boi kinh vien vong tren mat đat .
HDF chua mot ty le lon hon han cac thien ha bat thuong va bi nhieu loan so voi ty le tuong ung trong vung vu tru đia phuong ; su va cham va sap nhap cac thien ha đa pho bien hon trong vu tru tre tuoi vi vu tru vao luc đo đa nho hon nhieu so ngay hom nay. Nguoi ta tin rang cac thien ha hinh elip khong lo hinh thanh khi cac thien ha xoan oc va cac thien ha bat thuong va cham.
Mat đo thien ha o cac giai đoan khac nhau cua su tien hoa cua chung cung cho phep cac nha thien van uoc tinh su thay đoi trong ty le hinh thanh sao trong vong đoi cua vu tru. Trong khi uoc tinh ve đo dich chuyen đo cua cac thien ha trong HDF la hoi tho, cac nha thien van hoc tin rang viec hinh thanh sao đuoc dien ra voi toc đo toi đa vao khoang 8-10 ty nam truoc, va toc đo nay tu khi đo toi nay đa giam khoang 10 lan .
Mot ket qua quan trong khac tu HDF la con so rat nho cua cac ngoi sao trong nen truoc. Cac nha thien van hoc trong nhieu nam đa tim cach hieu ban chat cua vat chat toi, cac vat chat co ve la khong the phat hien đuoc nhung nhieu quan sat du đoan chung chiem khoang 90% khoi luong cua vu tru . Mot ly thuyet cho rang vat chat toi co the bao gom cac Đoi tuong Thien van Nho Nang - mo nhat nhung co khoi luong lon nhu cac hanh tinh va sao lun đo va o khu vuc ben ngoai thien ha . Tuy nhien, cac anh HDF cho thay khong co so luong đang ke cua sao lun đo trong phan ben ngoai cua thien ha cua chung ta.


Quan sat phoi hop tiep theo o tan so khac Cac đoi tuong co đo dich chuyen đo rat cao khong the đuoc nhin thay trong vung anh sang va thuong đuoc phat hien trong cac cuoc khao sat hong ngoai hoac buoc song duoi milimet trong vung HDF . Quan sat voi Đai quan sat Hong ngoai Khong gian (ISO) chi ra tia hong ngoai phat ra tu 13 thien ha đuoc nhin thay trong hinh anh quang hoc la do mot luong lon bui sinh ra tu viec hinh thanh sao manh me . Cac sat hong ngoai cung đa đuoc thuc hien voi Kinh vien vong Khong gian Spitzer . Cac quan sat o buoc song duoi milimet cua vung HDF đa đuoc thuc hien voi SCUBA tren Kinh vien vong James Clerk Maxwell, ban đau phat hien 5 nguon, mac du voi đo phan giai rat thap . Quan sat cung đa đuoc thuc hien voi kinh vien vong Subaru tai Hawaii .
Cac quan sat X quang cua Đai thien van X quang Chandra cho thay sau nguon trong HDF, đuoc tim thay tuong ung voi ba thien ha hinh elip, mot thien ha xoan oc, mot nhan thien ha hoat đong manh va mot đoi tuong rat đo, đuoc cho la mot thien ha xa xoi co chua mot luong lon bui hap thu anh sang mau xanh phat ra tu trong long no .
Hinh anh radio chup tu mat đat bang cach su dung VLA tiet lo bay nguon radio trong HDF, tat ca đeu tuong ung voi cac thien ha đuoc nhin thay trong hinh anh quang hoc . Vung nay cung đa đuoc khao sat voi Kinh thien van Radio Tong hop Westerbork va day kinh thien van radio MERLIN tai tan so 1,4 GHz; su ket hop cac quan sat cua VLA va MERLIN thuc hien tai buoc song 3,5 cm va 20 cm cho thay 16 trong nguon radio trong vung HDF, va nhieu hon nua trong cac vung lan can . Hinh anh radio cua mot so nguon tin rieng re trong vung nay đa đuoc thuc hien voi mang luoi VLBI cua chau Au tai tan so 1,6 GHz voi đo phan giai cao hon cac buc chup Hubble .


Cac quan sat tiep theo boi Kinh vien vong Khong gian Hubble Mot vung tuong tu nhu HDF o ban cau nam đa đuoc tao ra vao nam 1998 va goi la HDF-Nam . Tao ra bang cach su dung mot chien luoc quan sat tuong tu , cac HDF-Nam trong rat giong voi vao HDF o bac ban cau . Đieu nay cung co cho nguyen ly cua vu tru la o quy mo lon nhat, vu tru la đong nhat. HDF-Nam su dung Pho ke Hinh anh Kinh vien vong Khong gian (STI) va Camera Hong ngoai Gan va Pho ke Đa Vat the (NICMOS), cac thiet bi đuoc cai đat tren HST trong nam 1997; vung HDF-Bac sau đo cung đuoc tai quan sat nhieu lan bang cach su dung WFPC2, cung nhu NICMOS va STI . Mot so su kien sieu tan tinh đa đuoc phat hien bang cach so sanh cac quan sat lan thu hai voi lan đau tien tai HDF-Bac .
Mot cuoc khao sat rong hon, nhung co đo nhay it hon, đuoc thuc hien nhu mot phan cua Khao sat Sau ve Nguon goc Vu tru cua cac Đai quan sat Lon; mot phan cua vung nay sau đo đuoc quan sat lau hon đe tao ra Anh chup Hubble Rat Xa, la hinh anh quang hoc chup xa co đo nhay cao nhat cho đen nay .


Xem them Dai Groth Mo rong mot cuoc khao sat sau khac cua Hubble
Hubble Ultra-Deep Field


Chu thich Tham khao Lien ket ngoai "The Hubble Deep Field". STScI. Trang chu cua HDF.