“ แสงที่สูญเสีย” ในภาพ Hubble Deep Sky ที่ผิดปกตินี้คืออะไร?

บทความ The Daily Galaxy “ The Lost Hubble” - ใหม่! ภาพที่ลึกที่สุดของจักรวาลที่เคยถ่ายไว้พูดว่า:

เพื่อสร้างภาพกลุ่มนักวิจัยจาก Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) นำโดย Alejandro S. Borlaff ใช้ภาพ HUDF ดั้งเดิมจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล หลังจากปรับปรุงกระบวนการรวมภาพหลายภาพกลุ่มก็สามารถกู้คืนแสงจำนวนมากจากโซนด้านนอกของกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดใน HUDF การกู้คืนแสงนี้ที่ปล่อยออกมาจากดวงดาวในเขตรอบนอกเหล่านี้เทียบเท่ากับการกู้คืนแสงจากกาแลคซีที่สมบูรณ์ (“ ละเลงออก” ไปทั่วสนาม) และสำหรับกาแลคซีบางแห่งแสงที่หายไปนี้แสดงว่า วัดก่อนหน้านี้

ภาพดูแปลกมากเกิดอะไรขึ้น มีบทความทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับงานนี้หรือไม่?

ให้ฉันดูว่าฉันสามารถอธิบายเป้าหมายหลักและความสำเร็จของงานนี้

ก่อนปิด: ภาพที่คุณทำให้งงคือภาพ "ความส่องสว่าง RGB" ซึ่งบริเวณที่สว่างจะถูกแสดงด้วยสี (สีจริงของปลอมโดยใช้ภาพใกล้อินฟราเรด) โดยชิ้นส่วนที่มืดที่สุดที่สองแสดงด้วยสีดำ และชิ้นส่วนที่ซีดที่สุดด้วยสีขาว หลังไม่ได้เป็น "ขยะ" อย่างที่ฮอบส์แนะนำไว้ในคำตอบของพวกเขา แต่พวกเขากำลังพูดถึงส่วนที่มีเสียงดังที่สุดดังนั้นจึงมีข้อมูลจริงอยู่เล็กน้อย

บทความนี้ (Borlaff et al .; ดูลิงก์ในคำตอบของ Hobbes) เป็นเรื่องเกี่ยวกับการประมวลผลภาพHSTใกล้อินฟราเรดที่ถ่ายเดิมเมื่อประมาณสิบปีที่แล้วซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Ultra Deep Field การประมวลผลก่อนหน้าของรูปภาพเหล่านี้ (เช่น Koekemoer et al. 2013 ["HUDF12"] และ Illingworth et al. 2013 ["XDF"]) มุ่งเน้นไปที่การรับข้อมูลเกี่ยวกับกาแลคซีขนาดเล็กที่สุดที่อยู่ห่างออกไป กาแลกซี่ -redshift ด้วยเหตุนี้ขั้นตอนสำคัญในการลบท้องฟ้าจึงมีอคติบางอย่างโดยเฉพาะมันมักจะรักษาบริเวณรอบนอกที่จาง ๆ ของกาแลคซีขนาดใหญ่ที่ใกล้กว่าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของท้องฟ้าที่จะถูกลบออก นี่เป็นสิ่งที่ดีสำหรับการวิเคราะห์กาแลคซีขนาดเล็กที่ห่างไกล แต่หมายความว่าถ้าคุณทำต้องการวิเคราะห์พื้นที่รอบนอก (ดิสก์รอบนอก, ดาวฤกษ์จาง ๆ , เศษซากของโครงสร้างการควบรวม, ฯลฯ ) ของกาแลคซีขนาดใหญ่ขึ้น, คุณมีปัญหาว่าบริเวณรอบนอกของพวกมันหักลบมากเกินไป (เพราะฉะนั้น "แสงที่หายไป") และ จึงไม่สามารถวัดได้

("ท้องฟ้า" ที่ถูกลบออกคือการรวมกันของการปล่อยก๊าซจากอะตอมบางอย่างในบรรยากาศชั้นนอกที่บางเบาเหนือHSTแสงแดดที่กระจัดกระจายจากฝุ่นละอองในระบบสุริยจักรวาลภายในและที่เรียกว่า "พื้นหลังแบบอวกาศ" = แสงที่รวมกันจากระยะไกลที่ไม่แน่นอน กาแลคซี.)

บทคัดย่อกล่าวถึงการปรับปรุงสี่อย่างที่การศึกษาใหม่นำมาใช้เมื่อพวกเขาประมวลผลภาพ HST อีกครั้ง: "1) การสร้างทุ่งแบนท้องฟ้าสัมบูรณ์ใหม่ 2) โมเดลคงทนถาวร 3) การลบพื้นหลังท้องฟ้าโดยเฉพาะและ 4) การเพิ่มร่วมที่แข็งแกร่ง"

ฉันขอแนะนำว่ารายการที่สามอาจสำคัญที่สุด: พวกมันใช้วิธีการที่ไม่หักล้างบริเวณรอบนอกที่จาง ๆ ของกาแลคซีที่ใหญ่กว่าและทำให้ภาพที่ปรากฏยังมีข้อมูลเกี่ยวกับส่วนนอกของกาแลคซีเหล่านี้

พล็อตด้านล่าง (แยกจากรูปที่ 20 ของกระดาษ) แสดงให้เห็นถึงชนิดของการปรับปรุงพวกเขาหลังจาก มันแสดงความสว่างของพื้นผิว (ใน F105W ใกล้ฟิลเตอร์อินฟาเรด) ของกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่ง (รูปไข่ยักษ์ - ฉันคิดว่ามันเป็นกาแลคซีสีเหลืองขนาดใหญ่รอบกลมกลางภาพล่าง) เป็นฟังก์ชันของรัศมี (วัดในรูปวงรีรูปไข่) สามเหลี่ยมสีแดงวัดโดยใช้ภาพที่ประมวลผลด้วย XDF สี่เหลี่ยมสีฟ้าใช้ภาพที่ประมวลผลด้วย HUDF12 และจุดสีดำใช้ภาพที่ประมวลผลใหม่ซึ่งผลิตขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของเอกสารนี้ [ABYSS] คุณจะเห็นว่าจุด XDF ย่อตัวลงที่รัศมีประมาณ 55 kpc จุด HUDF12 ตกที่ประมาณ 90 kpc - แต่แสงจากกาแลคซีนี้สามารถติดตามได้ถึง 140 kpc ในภาพที่ประมวลผลโดย ABYSS

(ฉันควรจะชี้ให้เห็นว่าฉันเป็นเพื่อนกับและมีเอกสารร่วมกับผู้เขียนสองคนดังนั้นฉันอาจจะลำเอียงเล็กน้อย - แต่ฉันคิดว่านี่เป็นงานที่น่าประทับใจจริงๆ!)

เมื่อคุณเสียบชื่อนักวิจัยนำเข้า arXiv ผลการค้นหาแรกคือไฟที่ขาดหายไปของฮับเบิลอัลตร้าสนามลึก

3 ขั้นตอนหลัก:

• การสร้างทุ่งราบบนท้องฟ้าสำหรับฟิลเตอร์ทั้งสี่ กระบวนการนี้อธิบายไว้อย่างสมบูรณ์ในส่วน 2.4

- การสร้างแคตตาล็อกของชุดข้อมูล WFC3 / IR ทั้งหมดที่อาจส่งผลต่อโมเสสของเรา (รวมถึงการเปิดรับการสอบเทียบ) เพื่อสร้างชุดรูปแบบการคงอยู่ที่ดีขึ้นสำหรับการเปิดรับ HUDF แต่ละครั้ง เราให้รายละเอียดกระบวนการนี้ในนิกาย 2.5

- ดาวน์โหลดและลดชุดข้อมูล WFC3 / IR ทั้งหมดที่มีการสังเกตโดยใช้ตัวกรอง F105W, F125W, F140W และ F160W บน HUDF

สนามท้องฟ้าแบน:

ในการวัดความไวสัมพัทธ์ของพิกเซลของเครื่องตรวจจับ (พื้นที่ราบ) กระบวนการที่เหมาะสมที่สุดคือการสังเกตแหล่งกำเนิดแสงภายนอกที่สม่ำเสมอ

โดยพื้นฐานแล้วพวกเขากำลังพยายามลบแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนทั้งหมดออกจากภาพในความพยายามที่จะทำให้สัญญาณจาง ๆ ปรากฏขึ้นในสถานที่ซึ่งสัญญาณดังกล่าวถูกรบกวน

รูปแบบความคงทน:

ผลกระทบที่ทราบที่มีผลต่อเครื่องตรวจจับอาร์เรย์ HgCdTe IR (เช่นในกรณีของ WFC3 / IR) คือการคงอยู่ ความคงทนจะปรากฏขึ้นเป็นแสงระเรื่อของพิกเซลที่ได้รับแสงที่สว่างจ้าเมื่อได้รับมาก่อน

วิธีการแก้ไขการคงอยู่ของ WFC3 / IR ในปัจจุบันในการสร้างแบบจำลองจำนวนอิเล็กตรอนที่จะถูกสร้างขึ้นโดยการคงอยู่ในแต่ละพิกเซลโดยการเปิดรับก่อนหน้านี้ทั้งหมด (สูงสุดระยะเวลาหนึ่ง) ที่ถ่ายก่อนการแก้ไข et al. 2012)

ในระหว่างที่มีการเปิดรับแสงนานพื้นหลังท้องฟ้าอาจแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดแนะนำองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้นกับอัตราการนับที่คำนวณโดย calwf3

เราประเมินและลบการปล่อยภาพพื้นหลังบนท้องฟ้าจากการอ่านไฟล์ ima.fits ระดับกลางแต่ละรายการ

เพื่อหลีกเลี่ยงอคติอย่างเป็นระบบเนื่องจากมีการตรวจพบในบางภูมิภาคของเครื่องตรวจจับเราได้สร้างมาสก์คุณภาพข้อมูลด้วยตนเองเพื่อตั้งค่าสถานะภูมิภาคเหล่านั้นเนื่องจากฟิลด์แบนไม่สามารถแก้ไขความแตกต่างของความไวได้อย่างสมบูรณ์

การประมวลผลภาพเพิ่มเติมเพื่อลบพื้นหลังของท้องฟ้า:

ในส่วนนี้เราอธิบายถึงวิธีการที่ใช้ในการลบพื้นหลังท้องฟ้าออกจากการเปิดรับแสงแต่ละภาพและโมเสกสุดท้ายของ HUDF

การจัดแนวรูปภาพ:

ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบภาพจากการเข้าชมที่ต่างกันเป็นเรื่องปกติที่จะเห็นว่าภาพเหล่านั้นไม่ได้รับการจัดแนวอย่างแน่นอน เพื่อที่จะใช้ประโยชน์จากความสามารถในการแก้ปัญหาเต็มรูปแบบของ WFC3 เราจำเป็นต้องปรับภาพของการเข้าชมที่แตกต่างกันอย่างระมัดระวังให้กับโซลูชันระบบพิกัดโลกอ้างอิงเดียว (WCS ต่อจากนี้)

และเป็นขั้นตอนสุดท้ายการรวมกันของภาพ

ผลลัพธ์:

รุ่น XDF ของ HUDF WFC3 / IR mosaics นั้นถูกครอบงำด้วยอคติอย่างเป็นระบบในรูปแบบของการซ้อนทับที่สำคัญของพื้นหลังท้องฟ้ารอบวัตถุที่มีขนาดเชิงมุมขนาดใหญ่ ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน (ในระดับที่น้อยกว่า) นั้นได้มาจาก HUDF12 เราประสบความสำเร็จในการกู้คืนแสงกระจายหักมุมจำนวนมากรอบวัตถุที่ใหญ่ที่สุดของ HUDF ซึ่งไม่ได้ตรวจพบโดยกระเบื้องเคลือบสลับสีรุ่นก่อนหน้า

สรุป:

พวกเขาได้ประมวลผลภาพเพื่อแสดงรายละเอียดในกาแลคซี ในพื้นที่ระหว่างกาแลคซีการประมวลผลภาพให้ผลลัพธ์ขยะ (พื้นที่สีขาว) แต่พวกเขาได้จัดการเพื่อนำรายละเอียดออกมาบนขอบของกาแลคซีที่ถูกซ่อนไว้ก่อนหน้านี้

ในการตอบกลับความคิดเห็นสองข้อว่าคำตอบของฮอบส์นั้นค่อนข้างหนาวิธีการเกี่ยวกับ:

เพื่อลดผลกระทบด้านเสียงรบกวนทีมงานได้ทำการปรับค่าแบนฟิลด์จากนั้นทำการรวมค่าแสงหลายค่าซึ่งทำให้สัญญาณเพิ่มอ่อนลงในขณะที่เอฟเฟกต์เสียงถูกยกเลิก

นั่นคือ TL; DR ซึ่งใช้วิธีการที่ยอดเยี่ยมมากในการระบุ "ความมืดที่แท้จริง" และเสียงรบกวนเมื่อเทียบกับสัญญาณที่เชื่อถือได้ (ดาวหรือกาแล็กซี่หรืออะไรก็ตาม)