Що таке "втрачене світло" у цьому незвичайному образі Hubble Deep Sky?

Стаття щоденної галактики "Загублений Хаббл" - Новинка! Найглибший образ Всесвіту, що приймається, говорить:

Для створення зображення група дослідників Інституту Астрофізики Канарських (IAC) під керівництвом Алехандро С. Борлаффа використовувала оригінальні зображення HUDF з космічного телескопа Хаббла. Після вдосконалення процесу поєднання декількох зображень група змогла відновити велику кількість світла із зовнішніх зон найбільших галактик HUDF. Відновлення цього світла, випромінюваного зірками у цих зовнішніх зонах, було рівнозначним відновленню світла з цілої галактики ("розмазане" по всьому полю), а для деяких галактик це відсутність світла показує, що діаметр їх майже вдвічі більший, ніж раніше вимірювали.

Зображення виглядає дійсно дивно, що відбувається? Чи є технічна стаття, пов’язана з цією роботою?

Дозвольте мені побачити, чи можу я пояснити головну мету та виконання цієї роботи.

По-перше: малюнок, який ви спантеличуєте, - це зображення RGB яскравості, в якому яскраві області представлені кольором (своєрідним псевдоістинним кольором за допомогою ближнього інфрачервоного зображення), а друга найменша частина зображена чорним кольором і самі слабкі частини з білим кольором. Останні не є "сміттям", як підказує Гоббс у своїй відповіді, але вони відносно говорять про найшумніші частини зображення, тому реальної інформації там мало.

У цьому документі (Borlaff et al .; див. Посилання у відповіді Гоббса) йдеться про повторну обробку ближнього інфрачервоного зображення HST, спочатку зроблену близько десяти років тому як частину ультраглибокого поля. Попередня обробка цих зображень (наприклад, Koekemoer et al. 2013 ["HUDF12"] та Illingworth et al. 2013 ["XDF"]) була зосереджена на отриманні інформації про найменші, найменші галактики, які в основному є справді далекими, високими -зміщення галактик. Через це вирішальний етап віднімання неба мав деякі ухили: зокрема, він мав тенденцію розглядати слабкі зовнішні ділянки великих, ближчих галактик як частину неба, яку слід відняти. Це насправді чудово для аналізу малих, далеких галактик, але означає, що якщо ви це зробитехочете проаналізувати зовнішні області (зовнішні диски, слабкі зоряні ореоли, залишки структур злиття тощо) більших, ближчих галактик, у вас є проблема, що їх зовнішні області переоцінюються (звідси "пропущене світло") і таким чином, незмірно.

(Віднімається "небо" - це комбінація випромінювання певних атомів у поточній зовнішній атмосфері над HST , сонячного світла, розсіяного від зерен пилу у внутрішній Сонячній системі, і так званого "позагалактичного фону" = комбінованого світла з невирішеного далекого галактики.)

У рефераті згадується про чотири вдосконалення нового дослідження, здійснене при повторній обробці зображень HST: "1) створення нових абсолютних небесних плоских полів, 2) розширені моделі персистентності, 3) виділення виділеного фону неба і 4) надійне суміщення".

Я б припустив, що третій пункт є, мабуть, найважливішим: вони реалізують метод, який не віднімає слабкі зовнішні ділянки великих галактик, і таким чином отримані зображення все ще мають інформацію про зовнішні частини цих галактик.

Наведений нижче графік (витягнутий із рисунка 20 статті) ілюструє поліпшення, яке вони мали після. Він показує поверхневу яскравість (у інфрачервоному фільтрі F105W) однієї з найбільших галактик (гігантську еліптичну - я думаю, що це велика, кругла, жовта галактика в нижній середині кольорового зображення) як функція радіуса (вимірюється в еліптичних кільцях). Червоні трикутники вимірювали за допомогою зображення, обробленого XDF, сині квадрати використовували зображення, оброблене HUDF12, а чорні точки використовували нещодавно повторне оброблене зображення, отримане як частина цього документу [ABYSS]. Ви можете бачити, що точки XDF відпадають на радіусі близько 55 к.п., точки HUDF12 опадають близько 90 к.с. - але світло від цієї галактики простежується до 140 кпс на зображенні, переробленому ABYSS.

(Я мушу зазначити, що я дружусь із співавторами паперів із парою авторів, тож я, можливо, трохи упереджений - але, думаю, це справді вражаюча робота!)

Коли ви підключите ім'я ведучого дослідника до Арксіву, першим результатом пошуку є Відсутнє світло ультраглибокого поля Хаббла .

3 основні етапи:

• Створення небесних плоских полів для чотирьох фільтрів. Цей процес повністю описаний у секті. 2.4.

- Створення каталогу всіх наборів даних WFC3 / IR, які можуть впливати на мозаїку (включаючи калібрувальну експозицію) для створення набору вдосконалених моделей стійкості для кожної експозиції HUDF. Ми детально описуємо цей процес у секті. 2.5.

- Завантаження та зменшення всіх наборів даних WFC3 / IR, які включають спостереження за допомогою фільтрів F105W, F125W, F140W та F160W на HUDF.

Поле з плоским небом:

Для вимірювання відносної чутливості пікселів детектора (плоского поля) оптимальним процесом було б дотримання рівномірного зовнішнього джерела світла.

В основному вони намагаються видалити з зображення всі джерела шуму, намагаючись зробити слабкі сигнали в місцях, де цей сигнал переповнений шумом.

Моделі стійкості:

Відомий ефект, який впливає на детектори ІЧ-масивів HgCdTe (як у випадку з WFC3 / IR), є стійкістю. Наполегливість проявляється як післясвічення пікселів, які піддавались яскравому джерелу світла при попередній експозиції.

Сучасний метод корекції стійкості WFC3 / IR складається з моделювання кількості електронів, які створювались би стійкістю в кожному пікселі усіма попередніми експозиціями (до певного часу), які були прийняті до виправлення (Довгий та ін., 2012).

Під час довгих експозицій фон неба може помітно змінюватися, вводячи нелінійний компонент до коефіцієнтів підрахунку, обчислених calwf3.

Ми індивідуально оцінюємо і віднімаємо випромінювання фону неба з кожного зчитування проміжних файлів ima.fits.

Щоб уникнути систематичних ухилів через наявність дефектів у деяких регіонах детектора, ми створили маску якості даних вручну, щоб позначити ці регіони, якщо плоське поле не може повністю виправити відмінності в чутливості.

Більше обробки зображень для видалення фону неба:

У цьому розділі ми описуємо методи, які використовуються для видалення фону неба з окремих експозицій та остаточної мозаїки HUDF.

Вирівнювання зображення:

Як наслідок, порівнюючи зображення з різних відвідувань, зазвичай бачимо, що вони точно не вирівняні. Для того, щоб використовувати всі можливості вирішення WFC3, нам потрібно ретельно вирівняти зображення різних відвідувань до єдиного рішення системи координат світу (далі WCS).

і як завершальний крок, поєднання зображень.

Результат:

У версії XDF мозаїки HUDF WFC3 / IR переважає систематичне зміщення у вигляді значного перенапруження фону неба навколо об’єктів з великими кутовими розмірами. Аналогічний результат (меншою мірою) отриманий для HUDF12. Ми успішно відновлюємо значну кількість розсіяного дифузного світла навколо найбільших об'єктів HUDF, не виявлених попередніми версіями мозаїки.

Підсумок:

Вони обробили зображення, щоб вивести деталі в галактиках. У просторі між галактиками обробка зображень дає сміттєві результати (білі області), але їм вдалося вивести деталі на краю галактик, які були приховані раніше.

У відповідь на пару коментарів, що відповідь Гоббса трохи товста, як щодо:

Для зменшення шумових ефектів команда здійснила регулювання плоского поля та потім підсумувала декілька експозицій, тим самим дозволяючи додавати слабкі сигнали, тоді як шумові ефекти скасовувались.

Це TL; DR, який залишає безліч дійсно крутих методів визначення «справжнього темного» та шумового патчів проти надійних сигналів (зірок чи галактик чи будь-чого іншого).